含腐蚀缺陷燃气管道极限载荷的有限元分析

利用有限元弹塑性分析方法,对含腐蚀缺陷的燃气管道进行了非线性分析,研究了腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对燃气管道极限载荷的影响．并和含腐蚀缺陷管道的全尺寸爆破试验结果以及ASMEB31G计算的结果进行对比,证明有限元方法在分析腐蚀缺陷管道的可行性．     

含腐蚀缺陷燃气管道极限载荷的有限元分析

利用有限元弹塑性分析方法,对含腐蚀缺陷的燃气管道进行了非线性分析,研究了腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对燃气管道极限载荷的影响.并和含腐蚀缺陷管道的全尺寸爆破试验结果以及ASME B31G计算的结果进行对比,证明有限元方法在分析腐蚀缺陷管道的可行性.     

腐蚀管道剩余强度评价的基本方法

管道在长期的运行中不可避免会出现腐蚀，腐蚀缺陷的破裂是管道的主要失效形式。根据腐蚀管道的缺陷形貌将腐蚀分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀。采用双剪应力准则分析了腐蚀缺陷管道剩余强度的塑性极限承载能力，所建立的模型考虑了管道现场条件和室内爆破实验条件的差异，并提出了均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀管道剩余强度的分级评价方法和步骤，评价的精确性、评价所需数据资料的多少、评价人员的技能和完成评价分析的复杂性随级度的提高而增加。根据加拿大NOVA公司的爆破实验结果，可以验证该方法比美国ASME B31G和API579所推荐的方法更为接近于工程实际。     

外压作用下深海腐蚀缺陷管道的屈曲失稳机理

为了研究外压作用下深海腐蚀缺陷管道的屈曲失稳机理,通过深海压力舱小比例模型试验,测得钢管试件发生屈曲失稳时的压力和变形形态. 利用有限元软件ABAQUS建立管道的三维数值模型,模拟外压作用下完好无损管道和腐蚀缺陷管道的准静态屈曲失稳过程,得到钢管的压力-直径变化曲线和变形形态,与试验结果吻合良好. 采用建立的数值模拟方法,分析管道长度、径厚比、初始椭圆率、钢材等级、钢材应变硬化特性和缺陷几何尺寸等因素对腐蚀缺陷管道屈曲失稳的影响. 结果表明,初始椭圆率、缺陷几何尺寸、钢材应变硬化特性是深海腐蚀缺陷管道标准化后失稳压力的主要影响因素,管道长度、径厚比、钢材等级对标准化后失稳压力的影响相对较小.     

腐蚀管道剩余寿命及参数灵敏度分析

考虑腐蚀速率的影响,改进了计算腐蚀管道失效压力方程,建立了管道腐蚀剩余寿命预测的概率模型,采用重要抽样法对其进行模拟,并通过目标可靠度指标确定管道的剩余寿命,提出了一种新的管道腐蚀寿命预测方法,并对管道的各项参数进行灵敏度分析,讨论了这些参数变化对管道失效概率的影响,得出径向腐蚀速率为缺陷管道失效的主要因素.     

API 579准则评价均匀腐蚀管道剩余强度

为了更加准确地评价均匀腐蚀管道的剩余强度,从而科学合理地维护管道并提高管道的利用率,研究了API 579准则评价均匀腐蚀管道剩余强度的方法.以API 579准则为理论依据,对含有均匀腐蚀缺陷管道的剩余强度进行了3个等级的评价,并且通过计算得到了在给定的均匀腐蚀缺陷下管道最大安全运行压力值,该压力值反映了含均匀腐蚀缺陷管道的承压能力.实验表明,API 579准则能够实现对含均匀腐蚀缺陷管道剩余强度的合理评价.     

含缺陷压力管道模糊失效概率的分析计算方法

应用模糊随机概率理论,在同时考虑压力管道评定参数的随机性和失效模式模糊性的基础上,指出含缺陷压力管道的失效概率实际上是一个模糊随机概率,进而提出了计算含缺陷压力管道模糊失效概率的方法,这种方法与仅考虑参数的随机性相比,更科学合理、更符合工程实际。     

低压供汽管道安装焊缝缺陷安全评定

在简要评述国际压力管道缺陷安全评定规范的基础上，制定了采用API1104经验性验收准则与CEGBR6标准评定方法相结合的压力管道安全评定的技术路线，通过管道有限元应力分析计算与安装焊接缝的抽样无损探伤检测对某石化公司低压汽管道安装焊缝缺陷的安全性进行了评定，避免了不必的焊缝翻修。本文详细总结了低压供汽管道安装焊缝安全评定的主要过程，方法与结论。     

含环向缺陷不锈钢管道的承载能力

压力管道广泛应用于各工业领域，研究其承载能力，对保证生产安全运行具有重要意义。通过对含环向缺陷不锈钢压力管道承载能力的试验研究方法，证实用于铁素体钢管的工程评定方法计算结果与不锈钢管试验结果有较好的可比性。     

含穿透裂纹碳钢管道起裂载荷的电位测试方法

含缺陷压力管起裂载荷的确定对于石化、化工压力管道的缺陷评定具有很重要的意义。进行了含穿透裂纹碳钢管道的断裂试验，并尝试采用直流电位法实测了６根２０＾＃碳钢管试样的起裂载荷，同时，利用工程上常用的计算含缺陷压力管道起裂载荷的载荷的ＥＰＲＩ工程方法进行了计算，两者比较可见，所采用的测试方法是可行的。     

关于护坡极值冰压力分析的几个基本问题

讨论了关于水库护坡极值冰压力分析的几个基本问题,即主导的控制机理、破坏准则和破坏模式。通过定性分析说明了极值冰压力由冰盖极限承载力控制;将最大冰压力产生的典型条件和冰的材料力学性质进行对比,论证了冰盖的极限破坏由断裂准则而不是强度准则主导;通过原型冰模拟试验确认了冰盖的主导破坏模式是蠕变屈曲而不是压缩断裂。这些研究为发展应用断裂力学预测冰压力的新方法奠定了基础。     

巷道底板承压水突水评价方法研究

华北石炭二叠纪聚煤区是中国最重要的煤炭生产基地,区内众多煤矿皆受煤系底部奥陶系灰岩承压水威胁。针对当前煤矿巷道底板承压水突水评价方法存在的局限和不足,探索研究巷道底板承压水突水评价方法。现行评价方法岩梁法的理论计算前提主要包括：底板隔水层简化为两端固支梁;在岩梁弯矩最大处,底板隔水岩层承受的拉应力超过抗拉强度,岩层拉裂破坏;忽略孔隙水压力对岩石破坏的影响,计算隔水层厚度时抗拉强度取底板隔水层的平均值。事故数据及研究分析表明岩梁法计算假设存在不合理之处,与实际工况有较大偏差。基于对常见矩形巷道围岩应力分布特征的分析,结合巷道实际工况,摒弃底板隔水岩层弯拉破坏模式,提出隔水岩层剪切破坏模式,建立巷道底板承压水突水破坏岩柱模型;基于所建立的岩柱模型,利用极限平衡理论,综合考虑孔隙水压力对岩石破坏的影响,推导底板隔水层承受最大水压的计算评价方法。结果表明：最大水压与隔水层厚度、隔水层平均容重、抗剪强度参数、孔隙水压力系数和巷道宽度直接相关,最大水压与隔水层厚度呈指数函数关系。文中所提评价方法的计算结果与实测吻合,证明该方法合理有效。所提方法也能为地下工程其他专业领域类似的承压水突水问题研究提供借鉴。     

破碎围岩浅埋偏压隧道衬砌荷载的计算方法

隧道洞口大都会面临围岩破碎、浅埋和偏压等不良地质地形情况,现行规范只给出了偏压隧道衬砌荷载的计算方法。对于破碎围岩浅埋偏压隧道,根据现场情况及实测的衬砌受力和变形特征表明其与规范假定不同,不宜直接利用规范方法。通过工程实例分析及隧道三维数值分析结果提出了浅埋偏压隧道破碎围岩的破坏模式,即隧道开挖后深埋侧岩体滑塌下落挤压支护结构使其向外侧变形,从而外侧支护受到被动土压力。根据提出的破坏模式,将隧道开挖后围岩主要分为滑塌区和被动区,在此基础上利用极限平衡法推导出了衬砌荷载的计算公式。将计算得到的结果与现场实测值对比发现,对于围岩极其破碎且存在较严重偏压的浅埋隧道工程,提出的计算方法比采用规范方法更接近实际情况。     

冰与海洋结构相互作用力的弹塑性分析:冰载荷的塑性极限分析

以Ｒａｌｓｔｏｎ提出的冰本构模型为基础,给出塑性应力场解的形式,对平压头接触问题给出应力场的构造,从而计算出 冰载荷的塑料性极限压力。     

Energy analysis of face stability of deep rock tunnels using nonlinear Hoek-Brown failure criterion

The nonlinear Hoek-Brown failure criterion was introduced to limit analysis by applying the tangent method. Based on the failure mechanism of double-logarithmic spiral curves on the face of deep rock tunnels, the analytical solutions of collapse pressure were derived through utilizing the virtual power principle in the case of pore water, and the optimal solutions of collapse pressure were obtained by using the optimization programs of mathematical model with regard of a maximum problem. In comparison with existing research with the same parameters, the consistency of change rule shows the validity of the proposed method. Moreover, parametric study indicates that nonlinear Hoek-Brown failure criterion and pore water pressure have great influence on collapse pressure and failure shape of tunnel faces in deep rock masses, particularly when the surrounding rock is too weak or under the condition of great disturbance and abundant ground water, and in this case, supporting measures should be intensified so as to prevent the occurrence of collapse.     

散体材料变截面桩复合地基极限承载力研究

以鼓胀破坏理论为基础，同时考虑桩土接触面上的摩擦，利用土压力理论，探讨了散体材料变截面桩及其复合地基极限承载力的计算方法。通过算例，讨论了桩型及桩土接触面上的摩擦角对散体材料桩及其复合地基极限承载力的影响。     

散体材料变截面桩复合地基极限承载力研究

以鼓胀破坏理论为基础,同时考虑桩土接触面上的摩擦,利用土压力理论,探讨了散体材料变截面桩及其复合地基极限承载力的计算方法。通过算例,讨论了桩型及桩土接触面上的摩擦角对散体材料桩及其复合地基极限承载力的影响。     

工字钢桩衬板基坑支护的设计研究

以土的塑性极限分析理论为基础,根据土体主、被动状态下的三维破坏模式,探讨了工字钢桩前被动土压力的合理取值和作用在衬板上主动土压力的大小,提出了工字钢桩衬板支护的设计方法．     

水库冰盖在升温膨胀下的极限破坏

以黑龙江省红旗泡水库冰盖极限破坏过程的现场观测和模拟试验结果为依据,分析了破冰槽限制冰压力的力学机理,论证了冰盖的变形破坏过程,通过简化的计算模型得到了冰盖的极限破坏力。分析结果表明,传统的破冰槽可使1 m厚的冰盖极值冰压力至少降低40%。     

预留土支护基坑旋转破坏模式下的极限抗力上限解

对于支撑式或锚拉式支挡结构,进行预留土辅助支护时需验算绕支点的抗倾覆稳定性,然而目前还未找到合理的计算方法。基于极限分析上限定理,提出预留土支护基坑的3种可能破坏模式,运用斜条分法对被动区土体进行离散,并构建相容速度场,分别推导3种破坏模式下基坑抗倾覆力矩的计算表达式,采用遗传算法编程,分析支挡结构与土体间摩擦系数、土体黏聚力及预留土几何参数等对破裂角及抗倾覆力矩的影响规律。结果表明：当墙背光滑且土体黏聚力为零时,利用朗肯被动土压力理论计算得到的抗倾覆力矩为一上限解;存在黏聚力时,朗肯被动土压力理论计算值偏于保守,存在摩擦系数时,库伦土压力理论计算的抗倾覆力矩偏大;与预留土宽度和坡度相比,预留土高度对抗倾覆力矩的影响更加显著。