化工厂房钢筋混凝土框架节点抗震设计

通过分析化工厂房钢筋混凝土框架节点在地震作用下破坏特征,结合框架结构的变形特点,针对化学介质的腐蚀性,提出了提高框架节点抗剪强度、优化抗震设计的措施。     

海洋平台节点承载力数值分析研究

海洋平台节点是连接各个杆件的关键部位,也是薄弱环节,节点的破坏可能导致整个结构的失效,因此节点的受力安全是整个上部组块安全的关键。本文对海洋石油平台上两种典型的非管节点形式进行了介绍,并针对扣管形式的非管节点利用ANSYS软件进行了数值分析,给出了直接连接情况下管的规格和次梁之间的对应关系;对次梁下增加的筋板的形式进行了分析,计算结果表明增加筋板对受力有明显的改善效果。     

加强现浇钢筋混凝土节点构造的意见

针对设计规范和施工规范均未提出构造要求的现浇钢筋混凝土结构中个别节点在施工中经常出现的质量问题，举例提出加强和改进的意见。1现浇楼盖主、次梁相交节点（1）主、次梁顶标高一致时，次梁的架立筋一般放在主梁架立筋之上，且次梁箍筋只到主梁边止（见图1），这样往往造成立、次梁相交处出现裂纹。如果将次梁架立筋放到主梁架立筋下方，裂纹就不会产生，因为次梁的实际长度增加了一个主梁的宽度。同时，主、次梁相交处的主梁箍筋不要省掉，这对传递剪力，加强节点刚度有着十分重要的作用。（2）当次梁项标高高于主梁项标高时，次梁箍筋…     

石油井架结构焊接节点的刚度计算

为研究梁端节点连接的柔性对连接的非线性性能的影响,提出了空间钢架半刚性梁单元的单元刚度矩阵的表达形式。将半刚性焊接节点分为受剪焊缝、受弯梁翼缘焊缝和受剪节点域3类组件,分别计算各组件初始刚度,再将其进行组装,推导了连接节点初始刚度的理论计算公式。以JJ160/41-K型钻机井架结构为例,采用理论公式计算立柱与拉筋连接节点的初始刚度,并与相应的有限元计算结果进行对比分析,2个结果吻合较好。     

外部预应力碳化纤维复合缆绳在混凝土梁加固中的应用

外部预应力碳纤维增强聚合体缆绳可有效地提高混凝土构材张力和加强抗破坏性,共12个加固和部分加固混凝土梁在4点承重的情况下得到了测试。第一次9根梁用外部预应力碳纤维增强聚合体缆绳加固,并有足够大的承重面积和挠度,加载直到梁被破坏。外部预应力碳纤维增强聚合体缆绳是日本东京制造的碳纤维复合缆绳,其余的3根梁在没有加固的情况下单调性加载,从零加到梁被破坏,并将其用作控制梁以作对比。实验显示梁耐用性增强,并且加固后的梁增加了70%的抗力。分析结果表明在使用碳纤维增强聚合体缆绳后梁应力、跨深比都有所变化,部分预应力及极限应力也随之变化。     

半潜式平台的极限强度分析研究

基于梁一柱理论、理想弹塑性假设、平断面假设和塑性铰理论建立了拉伸和压缩加筋板单元的标准应力一应变关系曲线,采用简化逐步破坏分析法计算了平台浮体和平台整体的极限强度;同时针对平台立柱与支撑相交的管节点容易破坏的特点,运用有限元软件对典型的管节点进行极限分析,为下一步平台安全评估提供依据。     

桥面铺装防水粘结层抗剪性能试验研究

针对混凝土桥面铺装出现的主要损坏，设计了不同的防水粘结层试验方案，利用正交试验方法，进行抗剪试验。试验结果表明：防水粘结层类型对层间抗剪强度影响显著，而试验采用的级配对层间抗剪强度影响很小。因此通过抗剪切试验可以选择合理的防水粘结层。     

钢纤维混凝土迭合梁截面剪应力分布规律理论分析

基于二次受力迭合梁斜截面受力性能和钢纤维混凝土材料特性，分析了钢纤维混凝土迭合梁截面的剪就力分布规律。与钢纤维混凝土整体梁相比，钢纤维混凝土迭合梁存在剪应力“超前”现象，其超前胡着第二阶段荷载的增大而逐渐减小，直至完全消失。     

环板受力分析在海洋平台上的应用

环板是连接主腿与大梁的重要节点,是海洋平台的关键部位,环板节点的破坏可能导致整个结构的失效,因此环板节点的受力安全是保证整个上部组块安全的重点所在。本文对海洋石油平台上典型的环板节点形式进行了介绍,针对梁未经过渡直接连接在主腿管壁上的情况,采用ANSYS软件进行模拟分析,研究了相交位置的受力状态以及梁下增加筋板后对环板节点的受力改善情况,计算结果表明增加筋板对改善受力效果明显。     

泥饼抗剪强度研究

介绍了利用动滤失装置测定泥饼抗剪强度的实验原理,该装置主要由过滤介质、泥浆挡板、转速控制系统和数据采集系统几个部分组成。在0.69MPa压力下,9min内,依次做剪切速率为400s~(-1)、100s~(-1)和400s~(-1)的三步实验,测定不同配方泥浆的抗剪强度。分析了基浆、降粘剂、降滤失剂、pH值、压差及实验重复性对泥讲强度的影响。结果表明,抗剪强度s值的范围为0～1,除了加入分散性较强的处理剂的泥浆以外,泥饼的抗剪切性一般都是很好的,而且不同的泥饼抗剪强度差别很大,泥浆的滤失量与泥饼的抗剪強度之间没有必然的联系。     

新型裂缝性低渗透油藏堵水剂性能评价

针对堵水剂在裂缝中的漏失问题,研制出二次交联聚合物凝胶堵水剂,对一次交联聚合物弱凝胶的流变性、耐剪切性、注入性和滤失性和二次交联聚合物凝胶的突破压力、封堵率、耐冲刷性、对基质伤害率和长期热稳定性进行了评价。实验结果表明,一次交联聚合物弱凝胶具有剪切稀释的流变特征,耐剪切,注入性好,滤失量低;二次交联聚合物凝胶具有突破压力高、封堵率高、耐冲刷性强、对基质伤害率低和长期热稳定性好的特点,在裂缝性低渗透油藏堵水作业中具有明显的优势。     

井壁稳定性评价准则分析

井壁坍塌失稳大多由于井周岩石的剪切破坏造成,而剪切破坏准则的选择是井壁稳定性预测的关键因素。通常使用的Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则都存在明显的缺点,致使井壁稳定性预测结果不准确。于是,引进了一种新的破坏准则——Mogi-Coulomb准则。该准则较为合理地考虑了中间主应力对岩石强度的影响,使强度预测结果更加准确。为验证其优势,利用岩石真三轴试验数据对3种准则的强度预测结果进行了对比分析。结果表明:在真三轴应力状态下,Mogi-Coulomb准则预测岩石强度的精度要高于Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则,且具有表达简单、使用方便、预测结果准确等优点。因此,建议推广使用Mogi-Coulomb准则预测井壁稳定性。     

LNG围护系统结构失效模式的有限元模拟

LNG运输船设计关键技术之一是液舱围护系统的结构安全设计。为了保证LNG液体的运输安全,需要特别关注围护系统的结构设计,其中对结构失效模式及其发生机理的研究具有很高参考价值。为了能够全面研究薄膜型液舱结构特性,采用基于有限元的数值模拟方法,针对在晃荡荷载下的结构响应,建立了一种简化的二维有限元模型。根据层式复合材料特点,分别选取对应的强度失效准则,分析结构的失效模式。数值分析结果显示,首层聚氨酯泡沫层在晃荡荷载作用下最先发生压溃破坏,在MARKⅢ型液舱设计中应该被重点关注;其他的结构失效模式依次为:次层聚氨酯泡沫层压溃失效、层合板剪切失效以及树脂绳压溃失效。采用数值模拟进行围护系统的截面失效模式分析,能够快速高效地指导LNG液舱结构设计,是在液舱设计领域新的应用尝试。     

层状岩石中井孔稳定性的数值分析

如何保持复杂地层中斜井或水平井井孔的稳定。是油气田钻井和生产期间的重要研究课题。从横观各向同性本构模型出发，考虑岩石拉伸强度的方向性以及层状岩石中存在剪切强度薄弱面(如节理、断层、岩层界面等)，在广义平面应变假定条件下，提出了一种可以分析任意走向层状岩石中井孔稳定性问题的二维有限元数值计算模型和计算方法。对复杂地质构造的层状岩石中井孔稳定性的二维有限元数值计算表明，岩层中薄弱面上出现的剪切破坏是导致井孔失稳的主要原因。对于特定的地质条件，用该模型可以快速预测现场钻井时的安全钻井压力，也可以分析和显示井孔周围破坏区的形状和范围。图4表1参10     

玛湖凹陷百口泉组砂砾岩储集层岩石力学特征与裂缝扩展机理

以玛湖凹陷百口泉组砂砾岩储集层为研究对象,通过岩石力学实验,开展了不同岩性砂砾岩储集层的岩石力学特性和裂缝扩展机理研究。在此基础上,利用数值模拟方法构建含有真实砾石的二维模型,研究砂砾岩中裂缝扩展的过程,讨论了砾石强度对裂缝扩展机制的影响。研究结果表明：砂砾岩具有较强的非均质性,造成不同岩性的砂砾岩力学特性差异较明显,其中细砾岩的力学强度大于粗砾岩;岩石中砾石成分和基质成分间差异对砂砾岩力学特性的影响较大;单轴压缩中砂砾岩破坏模式主要以劈裂破坏为主,而三轴压缩中砂砾岩破坏模式包括劈裂破坏、单剪切破坏和双剪切破坏等;砾石颗粒对裂缝扩展存在屏蔽作用,砂砾岩的破裂过程中裂缝扩展形式主要分为穿砾、绕砾、嵌入止砾等;砾石与基质强度差异增大,砾石屏蔽作用增强,裂缝遇砾石受阻增强,将造成裂缝遇到砾石的扩展由穿砾形式变为绕砾形式。     

胜利油田罗家地区页岩储层可压性实验评价

页岩储层的"可压性评价",目前国内外尚无统一的评价方法.结合室内岩石力学和物性参数测试结果以及脆性指数计算方法,尝试对目标储层进行可压性评价,探索并形成较为系统的室内实验评价方法.结果显示,页岩抗张强度、单轴抗压强度、抗剪强度和断裂韧性较砂岩和碳酸盐岩低;垂直层理方向粘聚力大于平行层理方向,沉积层理面胶结脆弱;受诱导应力的作用,平行的沉积层理(天然裂缝系)与主裂缝夹角越大,越容易起裂.断裂韧性实验中,当人字形切槽与沉积层理面的夹角在45°以内时,裂缝容易沿层理面扩展;大于45°时,裂缝将穿过层理面扩展.综合分析表明,该页岩储层可压性较强.      

气动执行器灰铸铁支架断裂失效分析

安装于某炼化厂一处管路上的调节阀组件的气动执行器灰铸铁支架发生了断裂。通过断口形貌检查、材料强度测试、显微组织分析,以及对裂纹起源和扩展的讨论,分析了支架的失效模式和断裂原因。认为支架与阀体未能紧固安装是造成安装孔内壁发生破坏、形成裂纹起源的直接原因。管路系统振动引起的交变载荷和执行器自重带来的静载荷共同作用,导致执行器支架发生疲劳断裂。提出了针对此断裂失效的预防改进措施。     

海洋平台结构系统静强度可靠性分析

本文研究了对三维模型的导管架平台结构系统静强度可靠性评估方法。在极值载荷条件下,分别以极限冲剪应力及屈曲临界应力作为管节点及杆件的极限强度,采用增量载荷法建立破坏模式安全裕量方程。同时研究了求取结构系统主要失效模式的自动算法及计算系统失效概率的方法。作为一个算例,运用作者开发的计算机程序,对一固定式导管架平台进行了可靠性分析,验证了本方法对开展三维模型平台结构系统静强度可靠性评估是可行的。     

安全钻井液密度上限的确定方法

当钻井液密度达到安全钻井液密度窗口的上限时,井壁并不只是发生拉伸破裂,还有可能发生剪切破裂。为此,根据井壁围岩的应力分布规律,分析了井壁破裂时可能发生的各种破坏模式,并给出了相应的3个破裂压力计算公式。在此基础上,定量分析了地应力非均匀性、地应力大小、地层强度和孔隙压力对井壁破裂时破坏模式的影响规律。结果认为：地应力非均匀性较小时,井壁易发生剪切破裂,发生拉伸破裂的可能性随地应力非均匀性的增强而增大;当水平地应力较小时,剪切破裂和拉伸破裂均有可能发生,随地应力增大,发生拉伸破裂的可能性减小;地层强度和孔隙压力越大,井壁发生拉伸破裂的可能性越大。最后,通过东方13 1气田的1口井实例分析说明了在确定安全钻井液密度窗口上限时,必须考虑剪切破裂发生的可能性,应以发生拉伸破裂和剪切破裂所需钻井液密度的最低值作为安全钻井液密度窗口的上限。     

大位移井超高抗扭双台肩钻杆接头的设计

为解决大位移井钻杆接头剪切失效的突出问题,根据钻杆接头受扭时的变形协调关系,设计出一种高抗扭双台肩钻杆接头,其结构特征为:主、副台肩长,螺纹锥度小以及牙底圆角半径大。首先基于虚功原理、Von Mises屈服原则以及接触非线性理论,建立该钻杆接头的三维数值仿真模型;然后利用正交优化方法,对其关键结构参数进行正交优化,获得了该钻杆接头关键结构参数的最优组合为:锥度1︰16、螺距6.55 mm、导向面角度29°、承载面角度28°、牙高3.755 mm。进而采用Abaqus和Fe-safe对比计算了该钻杆接头与API钻杆接头的承载性能和疲劳性能。结果表明:①该钻杆接头与API钻杆接头相比,抗拉性能提高10.65%,抗扭性能提高62.5%,抗弯性能提高2.75%,抗压性能提高52%;②该钻杆接头比API钻杆接头的拉压疲劳寿命提高1.19倍,弯曲疲劳寿命提高1.74倍,扭转疲劳寿命提高550倍,复合疲劳寿命提高28.79%。结论认为,该钻杆接头在不降低抗拉能力、抗弯能力和抗压能力的前提下可以大幅提高抗扭能力,可更好地满足大位移井的钻井条件。