断层作用下管道应变计算有限元模型对比研究

对于穿越活动断层的管道通常采用基于应变的方法进行抗震设计校核。为此,建立管单元、固定边界壳单元、管壳耦合和等效弹簧边界等4种有限元模型,从结果差异性和模型计算效率2方面进行对比分析,得到如下结论:当以不同角度穿越不同位错量走滑断层时,管道4种有限元模型最大轴向应变和最小轴向应变较接近,其中基于壳单元模型计算结果稍保守;在保证计算结果准确性的前提下,采用管壳耦合模型或等效弹簧边界模型可大幅降低计算成本,后者在特殊情况(断层位错量较大)时需加长管段分析长度以保证等效弹簧边界适用性;管单元模型具有最优计算效率,适合大批量计算时使用;管壳耦合模型具有较高计算效率、较广适用性以及较保守的计算结果,适合断层区管道抗震设计时使用。     

温度应力对换热器管束动特性的影响分析

为了研究分析温度应力对固定式换热器管束动特性的影响,提出了精细有限元模型分析和简化有限元模型分析。精细模型把壳体、固定板、折流板采取空间壳单元模拟,换热管采用空间梁单元模拟进行分析计算。简化模型取折流板缺口处的换热管为研究对象,采用空间梁单元模拟进行分析。从计算结果可以发现,当壳壁的温度大于管壁温度时,应力刚化使换热管的自振频率有不同幅度增加,增幅最小的固有频率增幅较小,当壳壁的温度小于管壁温度时,应力软化使换热管的固有频率有不同幅度的减小,减幅最大的固有频率减幅较大。     

纵流式换热器壳程层流流动与传热的数值模拟

采用计算流体力学和数值传热学方法 ,对纵流式换热器的运行工况进行简化和假设 ,建立了壳程层流流动与传热的数学模型。为改进收敛性和提高计算精度 ,用算子分裂法和二阶时间精度离散格式等改进算法 ,用三维等参单元导出了离散化非线性控制方程组 ,编制了数值模拟程序。对纵流式换热器壳程的流场和温度场进行了数值模拟研究 ,得到换热器内流体流动状态和热流分布 ,并分析了支撑结构的参数变化对流体流动和传热的影响。数值计算结果和实验数据吻合较好 ,该模型能有效地模拟纵流式换热器壳程流动与传热特性     

筒体整体补强结构强度分析

针对内压圆柱壳大开孔率开孔整体锻件补强结构 ,进行了三维线弹性有限元应力分析 ,并应用电测应力分析方法对开孔区的应力分布进行了实验验证 ,得到了一些有价值的结论。有限元计算和电测应力分析的结果证明 ,用电阻应变测量方法测量到的是应变片长度范围内应力场的平均值 ,而得不到该区域内的最大应力值。以DXF文件为中介 ,用数学方法自动生成的有限元计算模型是可靠的 ,能够保证开孔区域内的单元都是比较规整、均匀的 8节点单元 ,可使用不协调位移模式 ,应用该模型进行有限元分析可得到内压圆柱壳大开孔率开孔整锻件补强结构的应力集中系数     

针对LNG储罐的ABAQUS有限元模拟适用性研究

LNG储罐是清洁能源工程—LNG接收站的核心结构,目前用有限元模拟已成为研究LNG储罐的主要手段。ABAQUS是一款国内外应用广泛的大型通用有限元分析软件,在土木工程领域有着广泛的应用实例,壳单元是ABAQUS的常用结构单元。本文给出了由ABAQUS提取壳单元弯矩的简洁方法,之后针对三个基本圆板模型进行有限元模拟和理论计算,并将有限元模拟值与理论值进行对比,验证LNG储罐中应用上述方法的合理性,并讨论了板厚度对有限元模拟精度的影响。     

隔水管万向节挠性元件刚度计算等效单元方法研究

隔水管万向节由多个挠性元件组成,有限元计算时需考虑挠性元件中橡胶-钢层状结构复杂的接触以及橡胶材料的非线性,导致计算效率低。研究了挠性元件的一种等效单元,可大幅提高万向节的计算效率。首先,利用ABAQUS软件中的弹簧单元、连接器单元和子结构单元对橡胶柱建立不同单元模型并进行有限元分析; 然后,基于有限元分析优选出最佳等效单元,建立挠性元件等效单元模型。最后,对挠性元件不同载荷下等效模型的拉伸刚度、压缩刚度和弯曲刚度进行分析,并与挠性元件实体单元模型分析结果进行对比。结果表明:基于连接器单元建立的等效模型可以有效代替挠性元件并提高计算效率。研究结果可以为隔水管万向节挠性元件的有限元分析提供参考。     

考虑不同桩土接触模型的深水钻井导管承载能力数值分析

采用合理的桩土接触模型对正确计算深水表层导管的承载力具有重要意义。建立了深水导管横向位移和竖向承载力的计算模型,并用ABAQUS有限元软件,考虑初始地应力的影响,通过编写相应本构模型的有限元程序,用接触力学法和接触面单元法模拟了导管的横向位移,用库伦摩擦模型与Goodman接触单元模型模拟了导管的竖向承载力。结果表明:采用接触面单元法计算的导管横向位移大于接触力学法计算结果,采用(Goodman模型计算得到的导管竖向承载力大于库伦摩擦模型计算结果。同时,分析了导管顶部竖向力及弯矩对导管横向位移,以及导管尺寸对导管竖向承载力的影响规律,对深水钻井导管工程设计与控制具有参考价值。     

外压作用下筒锥组合容器的有限元失稳分析

为验证外压筒锥组合壳体工程设计的安全性和经济性,利用有限元软件,通过算例比较筒锥组合壳在设置加强圈前后的临界压力值,同时比较不同半顶角单一锥壳的工程计算临界压力值,最后对GB150标准、ASME标准和有限元单元法计算结果进行了比较分析。     

大型列管式换热器动力特性的有限元分析

运用有限单元法分析了大型列管式换热器的振动特性,利用振型叠加法计算了壳程卡门涡流的动力响应,并编制出PDCLHE计算程序,其运算结果与SAP5程序结果吻合。     

折流杆换热器壳程流场和温度场的数值模拟及场协同分析

在PHOENICS-3.5.1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束,用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,对折流杆换热器的壳程流场和温度场进行了数值模拟,并对其温度梯度与速度矢量的夹角进行了计算。结果表明,采用换热器三维流动计算模型和kε-湍流模型能较好地模拟折流杆换热器壳侧内的流场分布。通过数值模拟可直观地了解换热器壳侧内流体的流动状态,确定流动的高、低速区。除出、入口外,换热器的场协同效果较好。     

提高河流相储层建模精度的河道中线约束方法

提出了在建立河流相储层地质模型时提高建模精度的河道中线约束方法.利用基于目标的方法中发展的线模型方法产生河道中线,并将此河道中线用于Simpat方法中,约束数据事件的选择.在河道中线处,仅选择包含河道中线信息的数据事件,而在没有河道中线处,则不选择包含河道中线的数据模式,从而达到更准确再现河流储层的目的.通过理论模型以及实际区块检验证明,加入河道中线约束的Simpat方法较原始Simpat方法能够更准确再现河道连续性分布.表明利用河道中线约束方法能够提高河流相储层建模的精度.     

F1300型三缸钻井泵机架的静力有限元分析

对F1300型钻井系机架结构按板壳单元和三维块元进行了离散；采用主从节点技术、罚单元和边界弹簧单元处理了复杂壳体结构的特有问题；应用微机版LISA结构分析程序对F1300型三缸泵机架的强度和刚度进行了静力有限元分析计算，获得了机架在额定载荷作用下各部位的应力和变形的分布规律。计算结果表明，最大应力发生于主墙板轴承座周围，最大相对位移发生在轴承座中心平面处；整个机架结构应力、变形不均匀，强度、刚度富余，从而为F1300型钻井泵的改造、减轻重量和降低成本提供了必要的依据。     

一种近钻头地质导向仪器耐磨弯壳体研制

实现近钻头地质导向仪器导向功能的主要零件是弯壳体。由于弯壳体的特征,导致弯壳体在井下磨损异常严重。提高弯壳体寿命的措施之一是在弯壳体上激光熔覆耐磨层,成本很高,没有从根本上解决问题。研制一种新型耐磨弯壳体,其特点为弯点以下外径增大,一直扩大到弯壳体的下端; 在弯点处增加耐磨处理; 弯壳体最下端以弯点中心线为轴,作为弯壳体外径基准。新型耐磨弯壳体的造斜率提高了3%,提高了耐磨性,弯点下移提高了钻头造斜力。经现场使用,弯壳体寿命由原来的100 h提高到600 h,且能继续使用,从根本上解决了弯壳体的磨损问题。     

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用于压力设备与管道超压安全泄放的安全阀不可能密而不漏，因而对有毒介质、稀有元素介质等场合常用爆破膜代替安全阀或采用爆破膜在前安全阀在后的组合式结构。但受侧向载荷作用的金属薄膜（壳）结构由于其几何及材料的非线性特点使得解析计算工作非常困难，目前其设计和制造主要依赖于实验。通过一个普通结构实例，基于Total Lagrange列式，对5种类型壳元进行了几何及材料非线性耦合分析的考核，并选择其中的4结点四边形混和壳元对径向带槽防爆结构进行了有限应变弹塑性有限元分析。结合实验结果发现：等效应力的最大值出现在10%～22%径向位置的沟槽根部；结构的极限载荷与槽底余厚之间存在着明显的线性关系；此外，带槽结构的极限载荷要明显小于厚度为槽底余厚的普通结构的极限载荷。最后从理论上对上述结论给予了解释。     

开孔接管结构三维有限元建模方法

提出一种有效的压力容器开孔接管补强结构三维有限元单元自动剖分方法.它以DXF格式文件为中介,用数学的方法实现有限元模型的自动生成,并能够保证开孔接管相贯区域内都是8节点单元.数值计算结果证明,其计算精度一般高于孔边含有8节点单元的蜕化元有限元模型.     

薄壳结构分析有限元方法

经过 4 0年的研究开发 ,壳体有限元由低阶到高阶 ,从单变量到多变量 ,取得了很大的发展。从平板壳元、退化壳元和多变量壳元的角度进行了总结 ,对薄壳有限元发展过程中遇到的剪切闭锁、膜闭锁、伪零能模式等困难及其相应的缓解或稳定措施做了评述。分析了近年来薄壳元的发展状况及其趋势     

椭圆型孔型轧辊的数控加工

用数控机床加工程种异型轧辊时，必须保证刀具刀尖圆弧中心轨迹是轧辊轮廓的等距线，穑虎距离为刀具圆弧半径。本文在研究椭圆性质时发现；椭圆等距线并非椭圆，在椭圆型孔型轧辊的数控加工程序编制时，刀具中心轨迹不能按椭圆弧处理，而应是椭圆弧的等距线，本文作者和双圆弧逼近方法，用多段圆弧表示椭圆等距线，可保证程序编制时轮廓最大理论误差小于０．００１ｍｍ的要求。     

双壳程螺旋折流板换热器结构设计

介绍了一种双壳程螺旋折流板换热器的结构型式及各元件的结构设计方法。这种双壳程结构解决了在大直径换热器上由于采用单壳程螺旋折流结构所形成的折流倾角小、传热性能下降及压力降增大的弊病,具有良好的推广应用前景。     

Identification of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) to rearing location using elemental profiling

Twenty elements in Pacific white shrimp Litopenaeus vannamei from three geographic areas and water from culture ponds were analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). Three types of shrimp samples were prepared as follows: head on shell on (HOSO); headless shell on (HLSO); peeled un-deveined (PUD). Sixteen elements differed among the shrimp products (P < 0.05). In addition, elemental composition of shrimp was related to elemental concentration in water. Multivariate statistical analysis including principal component analysis (PCA) and canonical discriminant analysis (CDA) were used for data exploration and visualization. The nonparametric method of discriminant analysis – k-nearest neighbor analysis – built a classification model to separate shrimp products to geographic origin and rate of reliability of the model evaluated by a cross-validation procedure was 100%. Elemental profiling combined with multivariate statistics has potential for differentiating the geographical origin of shrimp.     

加氢装置用双壳程换热器的结构设计、制造及工程应用

加氢装置用双壳程换热器分为法兰式和螺纹锁紧环式两种。双壳程换热器是在壳程筒体内设置一个纵向隔板 ,隔板穿过管束中心 ,将管束和壳程分为对称的两部分。从而实现了“纯逆流” ,使温差校正系数接近于 1,并使壳程介质的流速大大提高 ,因此提高了总传热系数及换热效率。对于壳程成为控制热阻的一侧且介质流速低 ,需强化壳程传热或壳程可利用压降较大或温差校正系数较小 ,需提高有效温差或需要减少换热器台数等场合 ,应优先选用双壳程换热器。但双壳程换热器制造工艺复杂 ,一次性投资较高