局部减薄圆柱壳爆破压力试验研究与计算方法

用钢管制作了一批规则化减薄圆柱壳试件,在内压试验中测定试件的爆破压力pb,确定了试件的爆破载荷剩余强度系数RSFbt;采用分区拟合的方法对试验数据RSFbt进行拟合,提出了规则化减薄圆柱壳的爆破载荷剩余强度系数RSFb计算式和含规则化减薄管道爆破压力pb的计算式;41个试件的试验数据和计算值的误差表明,RSFb计算式具...     

磨损套管爆破强度应力应变分布规律研究

套管磨损后,其壁厚大大减薄,抗内压爆破能力大大下降,从而会造成大量的钻井事故或油气井早期报废。利用有限元分析软件,研究了有水泥环和无水泥环磨损套管模型爆破压力下的应力应变分布规律。研究结果表明,在逐渐加载至爆破压力的过程中,应变与加载内压的关系会由线性变为非线性;爆破压力下,磨损套管内外壁面的应力分布曲线在周向20°位置存在一个明显的转折点;套管外表面周向20～140°段径向位移会随着磨损量的增大而减小。     

存在局部减薄可能的脱戊烷塔顶应力分析

对某厂连续重整装置进行RBI风险评估显示,脱戊烷塔顶存在较高的局部减薄可能。如该区域确实存在严重的局部减薄,到下个检验周期,减薄量将超过腐蚀裕量。根据TSGR7001-2004,对存在局部腐蚀且腐蚀深度超过腐蚀裕量的容器应该进行应力分析。该塔设备风险等级为中高风险,可燃性后果严重。本文在评估的基础上运用有限元分析软件对可能出现局部减薄的区域进行了应力分析和探讨。     

平面闭合弯矩作用下外拱局部减薄弯管塑性极限载荷

采用有限元分析法和试验测定法,对平面闭合弯矩作用下外拱局部减薄弯管的极限载荷进行了研究,并由有限元计算结果数据拟合出外拱局部减薄弯管塑性极限弯矩的计算公式,该公式的计算结果与有限元计算结果、试验结果比较符合。     

含局部减薄缺陷管道的极限载荷与安全评定

运用正交实验设计和弹塑性有限元分析相结合的方法 ,对含局部减薄缺陷压力管道的极限载荷进行了研究 ,分析了局部减薄缺陷对管子极限载荷的影响因素。研究结果表明 ,缺陷的深度是管子极限载荷 (内压和弯矩 )的主要影响因素 ,而缺陷的周向长度和轴向长度分别对管子的极限内压和弯矩的影响较小。据此研究结果 ,提出了含局部减薄缺陷压力管道在内压和弯矩联合作用下的安全评定方法     

CNG储气井管壁壁厚的瞬变电磁测量研究

通过制作专用环状试块和测厚用瞬变电磁检测传感器,利用瞬变电磁感应信号中包含的深度信息,对垂直埋地地下CNG储气井的结构和安装使用情况进行测量,解决了在用储气井管壁壁厚的测量问题,取得了较好的检测结果,有着广泛的应用前景。     

轴向斜接管内压容器爆破压力的预测

接管是容器必不可少的结构,在接管部位由于开孔产生应力集中,加之与接管的连接处发生边缘效应,使得该部位的应力分布相当复杂。对3台具有不同结构尺寸的轴向斜接管内压容器进行水压爆破试验,并采用静态非线性有限元法对3种模型的爆破压力及失效位置进行了预测分析,并与试验结果做比较。比较结果表明:(1)开孔结构削弱了结构的强度,降低了容器的承载能力;(2)有限元预测得到的爆破压力与试验及理论计算所得的爆破压力比较接近;(3)带轴向斜接管内压容器的等效应变最大节点都位于筒体和接管相交的锐角侧。     

含圆形凹坑管材爆破压力计算方法的研究

采用有限元分析软件ANSYS,对静水内压作用下含圆形凹坑管材进行了大变形塑性极限分析。引入承受内压管材爆破压力的概念,基于Considère判据获得的塑性拉伸失稳极限载荷,推导了含圆形凹坑管材爆破压力的计算公式。研究结果显示,在考察的凹坑半径和余厚的范围内,无量纲极限载荷在一定程度上与凹坑半径和余厚呈线性关系,且无量纲极限载荷的增量较稳定,均值为0.05。推导出的爆破压力理论解与有限元模拟得到的爆破压力数值解具有较高的可比性,最大的相对误差不超过9%。当圆形凹坑的半径一定时,二者的相对误差随着凹坑余厚的减小而增大。基于含圆形凹坑管材大变形塑性拉伸失稳极限载荷推导出的爆破压力计算公式可以较准确地预测其爆破压力,可作为材料力学性能试验的参考。     

受损反拱形爆破片失稳压力变化有限元分析

采用有限元分析方法,通过对受到损伤而带有缺陷的反拱形爆破片壳体进行稳定性分析,得到了不同尺寸的缺陷对反拱形爆破片失稳压力的影响结果以及影响失稳压力的最主要几何因素,其结果可为工程应用提供参考。     

压力容器的概率局部应力应变疲劳分析’

压力容器构件的不确定因素造成了构件局部应力应变响应和疲劳寿命具有随机性。将循环迟滞回线和应变寿命曲线表示为概率曲线,并考虑累积损伤的随机性,反映了构件的不确定性。使用Taylor多项式计算局部应力应变的均值和方差,求出了构件疲劳萌生寿命的均值和方差。计算了一定可靠性下的疲劳萌生寿命,得出了在一定使用寿命时结构的可靠度曲线。算例表明,它可用于疲劳寿命的可靠性估算,具有工程意义。     

斜接环焊缝管道全尺寸爆破试验

为了对斜接管道的应变规律和失效机理进行研究,对斜接环焊缝管道开展全尺寸爆破试验,并结合理论、有限元计算对比分析了斜接管道的承压能力。试验结果表明,该斜接管道的爆破压力15.6 MPa,斜接环焊缝内夹角处的应力集中是造成环焊缝内夹角处起爆的主要原因,内夹角处的应力应变水平显著高于环焊缝其他位置及管体。对比表明,有限元计算结果误差率明显低于理论计算,且能够得出不同位置的受力分布以及精准预测爆口位置。参考相关设计规范,确定管道的许用承载压力为6.5 MPa,高于管线设计压力,为该管线安全运行和工程决策提供了技术参考。     

波节管当量壁厚研究

应用ANSYS对波节管和对应光管轴向刚度进行了分析,用数学软件Origin对有限元分析结果进行了拟合,归纳了将波节管的壁厚转换成对应光管壁厚的当量关联式,通过该关联式可将波节管换热器的管板按光管换热器管板来设计,为波节管换热器的管板设计提供了一种有效方法。     

局部冲击压力下多层包扎容器弹性动力响应分析

为了研究带间隙的多层包扎容器在化学爆炸载荷下的影响,在ABAQUS有限元程序中建立了多层包扎容器模型,计算了承受局部冲击压力时的层板动力响应规律。结果表明,局部冲击载荷作用区域环向应力峰值最大,远离载荷作用的区域应力逐渐减小。     

体积型腐蚀缺陷对管道爆破压力影响的三维有限元分析

利用三维有限元方法,系统研究了不同表面参数、不同深度的体积型缺陷对管道爆破压力的影响。结果表明:在本文研究范围内,缺陷深度大于0.2倍壁厚时,每向内延伸0.1倍壁厚尺寸,爆破压力降低10%-30%,随着缺陷轴向尺寸的增加和纵横比的降低,管道剩余强度出现明显降低,表面参数对管道剩余强度的影响不容忽视。     

光纤光栅检测非均匀壁厚圆管应变的实验研究

根据光纤布拉格光栅(FBG)的传感原理,提出了一种基于光纤布拉格光栅技术的无损检测管柱应变的方法。设计制作了模拟管,模拟管的一侧壁薄,另一侧壁厚;将2个中心波长不同的光栅粘贴在管的这2个区域;实验测定了两光栅反射波长随压力变化的特性。结果表明,布拉格反射波中心波长漂移随压力变化呈良好的线性关系,壁薄处FBG的反射波长偏移量比壁厚处反射波长偏移量大,即壁薄处应变大。该方法不仅可检测非均匀壁厚圆管的应变,还可以检测其他复杂结构的应变,并可以用在恶劣环境,实现实时检测。     

含轴向缺陷管道的爆破压力计算方法研究

对含轴向缺陷管道的爆破压力做了研究,将几种国际上流行的计算管道爆破压力公式中的流变应力以及鼓胀系数进行重新组合,并将计算结果与试验数据进行比较,得出流变应力是影响爆破压力的主要因素,并且得出在相同的鼓胀系数下,采用BS7910中的流变应力计算结果更接近试验数值。在用NG-18方程评价或计算管道的爆破压力时,采用修正后的ASME B31G准则中的鼓胀系数和BS7910中的流变应力是一种比较理想的结合。     

圆筒形壳体与接管截面处的极限压力和破裂压力

根据试验和非限性有限元方法 ,在逐渐增加内压荷载下 ,为壳体与接管直径比为d/D =0 5 2 6的容器接管截面提供了非弹性应力分析结果。为了与有限元分析进行对比 ,借助试验确定因内压而导致的极限荷载。提供了模拟容器分析所需的塑性区扩展范围。另外 ,还对模拟容器进行了破裂试验 ,为内压加载情况下的壳体断面提供了数据 ,来证明现用的设计方法是正确的 ,并为开发新的设计规范奠定了基础     

X120管线钢管爆破试验与有限元分析

研究开发了一种新型的具有规定827MPa（120ksi）最小屈服强度的高强度钢,并应用于管线钢管。由于现有的规格最初并非用于X120,并且这种强度的钢管之前没有实际应用,因此为了研究X120钢管的爆破容量从而正确评估此钢管的结构性能,进行了一系列的全尺寸试验和有限结构分析。结果表明,X120钢管管体和焊缝的强度能够满足爆破性能的需要。     

贯穿裂纹管局部柔度的广义求解方法研究

根据应变能释放原理并结合转动力学扩展了基于局部柔度的裂纹模型理论,推导了含有任意方向裂纹的贯穿裂纹管在纯弯矩作用下的局部柔度方程,并利用Matlab编写了该方程的求解程序。为验证贯穿裂纹管局部柔度方程的正确性,利用有限元分析软件ANSYS建立了裂纹管的有限元模型。理论计算值与有限元分析结果基本吻合,说明了弯矩作用下贯穿裂纹管局部柔度求解方法的合理性。