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.     

外压作用深海夹层管复合结构屈曲失稳分析

为研究深海夹层管在高静水压力作用下的屈曲失稳性能,运用有限元软件ABAQUS建立夹层管复合结构在外压作用下的数值模型,通过广泛的参数化分析,系统地阐述了外管初始几何缺陷、内外管径厚比、夹芯层厚度和材料特性、钢管屈服强度和应变硬化特性等因素对夹层管屈曲失稳的影响机理.结果表明:与单层管相比,外管初始几何缺陷对夹层管屈曲失稳压力影响较小,外管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力越小,屈曲失稳前的变形能力越强;内管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力也越小,但屈曲失稳前的变形能力却越弱;夹芯层厚度、夹芯层及内外管材料特性对夹层管屈曲失稳性能影响较为显著.     

静水压力作用下圆拱正对称失稳临界力的求解

选择了拱轴失稳形状函数,按Ｒｉｔｚ法求得铰支和圆支圆拱受径向均布荷载作用时具有高精度的正对称失稳临界力的第３次近似值。列出中心角２θ０＝０．２－π时的临界力近似值表格。文中在圆拱临界力的计算中,可同时导得圆环按不同波数失稳时临界力精确值。     

双轴载荷作用下柱壳的塑性屈曲

采用各向异性刚线性硬化模型研究了柱壳的塑性屈曲问题，当把本构方程的起算点设置在线硬化的起始位置时，本构方程具有线性形式，基此建立了柱壳屈曲的基本方程，并用它求解了四边简支柱壳在双轴载荷作用下的屈曲问题，在弱各项异性情况下获得了最小屈曲载荷的解析表达式．     

静水压力作用下环筋间壳体振动特性分析

采用Ｆｌｕｇｇｅ壳体理论,在综合考虑加筋壳体振动特性的各个影响因素基础上,分析了环加筋壳体振动时环筋间壳体的运动特性。结果表明,环加筋壳体振动时,环筋间壳体运动是不容忽视的。     

海洋动力环境下深海采矿水力输送管道的空间构型及其变化规律

本文以矿浆泵水力提升系统的关键部件——水力提升管道为研究对象,建立了水力提升管道的几何非线性有限元模型,对水力提升管道在稳态下的静态特性进行了数值模拟。基于水力输送管道的静态特性,研究了软管的三维空间构型和海洋动力环境下管道内流场的流动特性。建立了基于欧拉模型的矿浆泵固-液两相流控制方程,并对软管中的固-液两相流进行了数值模拟。研究结果表明,集矿机位置变化对硬管的横向位移和弯曲应力影响较小,但对管道内流场的压力分布、固相速度分布和压力损失影响较大;洋流流速的变化对软管的空间构型和硬管的横向位移影响较小,但对管道内流场的压力损失影响较大;风浪等级对软管的空间构型和硬管的横向位移有较大影响,可以通过改变集矿机的位置来减少因洋流和风浪等级变化而引起的压力损失。     

深海管道轴向对准工具的设计与仿真

深海管道轴向对准工具是一种用于深水海底管道连接作业的特种机具,该机具和接应工具一起可以完成两个待连接管道的轴向位置对准作业,为管道法兰连接做准备.随着我国海洋石油逐渐走向深水,该机具的研制具有重要的现实意义.通过研究管道在海底的轴向对准作业全过程,确定了该机具的总体方案,同时对其重要部件连接锁紧装置、调整装置和夹紧装置进行了设计分析,最后对夹紧机构进行了运动学仿真,验证了轴向对准工具设计方案的合理性,为其液压系统设计及试验样机的研制提供了理论依据.     

深海管道法兰连接机具的设计与仿真分析

深海管道法兰连接机具是一种应用于深水回接的特种机具,可以完成远程操控的法兰连接作业.随着海洋石油逐渐走向深水,机具的研制将大大提高我国深水回接技术水平.设计了深海管道法兰连接机具总体结构,阐明了其工作原理,设计了机具的关键部件,即拉伸拧紧机构,其利用拉伸拧紧方式实现法兰的螺栓连接.建立了机具运动学模型,对机具的工作过程进行了数学描述,为进一步研究液压控制系统提供了理论依据.同时对机具进行了基于ADAMS的多体动力学仿真研究,验证了机构的合理性.     

新型波形钢腹板支架结构平面内弹性屈曲性能分析

摘要：波形腹板金属支架结构由于腹板波折后较平腹板构件的受力性能得到了很大的改善。本文以马蹄形断面波形腹板支架形式为例,采用正交设计方法建立了静水压力下支架结构的腹板厚度、腹板高度、翼缘宽度和厚度等截面参数如与支架结构一阶弹性整体屈曲荷载之间的函数关系;并在此基础上分析马蹄形断面各半径变化对整体屈曲荷载的影响,进而推导出支架结构一阶弹性整体屈曲荷载的计算公式。     

含沟槽缺陷铜镍合金管爆裂压力计算

为了准确评价铜镍合金管存在沟槽缺陷时的爆裂压力,建立了爆裂压力预测公式,进行了爆裂过程的数值模拟,确定了修正函数,进行了静水压爆破试验。数值模拟与试验结果均表明:DNV标准与数值模拟结果误差随腐蚀深度增加先减小后增大,依靠含缺陷深度参数的修正函数建立的预测公式可以有效预测铜镍合金管爆裂压力,试验证明公式准确性较高;对比爆破试验裂口形貌,管道在仅受内压状况下爆裂过程的数值模拟效果较好;管道在剩余壁厚较薄时表现为塑性断裂,剩余壁厚较厚时表现为脆性断裂。爆裂压力的研究可为科学维修舰船管路提供理论依据,对指导管路状态评估有重要意义。     

圆环壳在静水压下的应力及位移计算

本文应用已有的一般抽对称问题的结果,计算了圆环壳在静水压作用下的应力和位移,解答以Fourier级数形式给出,文中给出了两个具体的算例。     

压力容器流体静压分析的计算机仿真实验

在盛装液体的压力容器中,静态状态压力是非均匀分布的,液体会产生流体静压并随深度而线性变化。本文使用COSMOSWorks对其进行静态流体力学的线性仿真分析,C OSMOSWorks使用"有限元法(FEM)"对压力容器零件模型进行网格化。由于容器壁厚度与其他尺寸相比较小,因此可使用"外壳"分析方法进行建模,然后对其指派材料,应用约束条件,并使用参考坐标系对其应用流体静力学压力,最后运行"研究"程序,在完成仿真分析之后,可观察到各种应力、形变、位移等结果,并可以根据分析结果自定义结果图解,为工程设计、产品设计提供了极大的方便。     

基于静压强的在用压力容器水压试验

探索了一种在用压力容器耐压试验的新途径.论述了利用某些在用压力容器出入口连接管线达到一定高度差可产生的静压强进行水压试验的作业方法、特点和注意事项,巧妙解决了某类容器不易进行水压试验的难题,有效降低了压力容器的检修难度和费用.并用两个成功的实例证明了这种方法的可行性.     

水力学作用下顺层岩质边坡稳定性研究

采用静水压力在总水位1/2处达到最大作为静水压力的新假设,并对结构面上的动水压力进行了详细的推导计算,完善了影响边坡稳定的水力学理论.当坡顶面出现竖直张裂缝时,张裂缝中的水深影响结构面上静水压力和动水压力的大小,可用张裂缝中的临界水深作为边坡破坏的依据.通过实例分析,结构面和张裂缝中的静水压力对边坡的稳定性影响较大,而结构面上的动水压力对边坡的稳定性影响较小.在给定边坡条件下,静水压力使边坡的稳定系数降低了16.8%;动水压力使边坡的稳定系数降低了1.2%.     

混凝土的冻害及其机理

混凝土的冻害是影响混凝土结构耐久性的重要因素,为了保证一些重大工程的耐久性, 混凝土的抗冻性已经越来越引起人们的重视。从混凝土的早期冻害及机理入手,得出了硬化初期混凝土的抵抗冻害与水泥石微观结构形成有密切关系。混凝土硬化后的冻害机理目前主要有静水压学说和渗透压学说,由于不能直接测定或进行准确计算,所以还没有定论,但它们可以成功地解释混凝土冻融过程中的很多现象。最后,本文分析了混凝土抗冻性的主要影响因素及相应的抗冻措施。     

冻土区走滑断层下埋地管道力学性能研究

建立跨断层埋地管道在土壤冻融作用下的有限元模型,进行走滑断层错动下的热力耦合分析,研究并获得钢管道应变发展规律。研究发现不同地面和介质温度时的土体刚度分布不同,引起断层错动时管土相互作用不同,从而引起不同的管道应变发展规律。通过真实温度场和简化温度场时的力场数值模拟结果对比分析,发现对应两种温度场的应变规律差别较大,且管道发生局部屈曲明显早于拉伸破坏。建议对于跨冻土断层埋地管道,应考虑地表温度和管内流体温度,通过模拟得到真实温度场,进行热力耦合分析,得到管道断层错动应变后进行抗震设计。     

静液压力下7075铝合金圆环压缩试验研究

在不同静液压力下对不同形状因子的圆环试件进行轴向压缩试验,得出了7075铝合金圆环压缩时静液压力对极限相对压缩量的影响规律.并进行了试件子午面剖分观察,利用流线变形分析了试件在不同静液压力条件下超过极限压缩量时的变形和断裂特征.实验结果表明,在测试的压力范围内,随着静液压力的增加,圆环的极限相对压缩量呈线性增大,从而证明施加静液压力能够显著提高7075铝合金的塑性变形能力.