高温接触热阻的有限元模拟方法

基于多点接触理论建立了高温接触热阻的计算模型及其有限元格式,模型的基本尺寸取自表面粗糙度测量时的特征尺寸,该模型能有效模拟界面粗糙度、界面压力、界面温度和间隙填料热导率等参数对界面接触热阻的影响,同时也考虑了高温环境下材料热导率随温度变化的特点以及通过界面间隙的辐射换热效应。在此基础上,针对影响接触热阻的若干主要参数进行了研究。数值算例表明:该文所建立的有限元计算模型及其计算方法不仅能有效地模拟不同条件下高温接触热阻的变化规律,也为进行高温接触热阻研究提供了一种新途径。     

内置高温热管C/C复合材料热防护结构热力耦合机制

采用内置高温热管的热防护结构是一种新型高效的热防护方式。建立了内置高温热管的C/C 复合材料热防护结构模型, 并通过罚函数的方法引入C/C 复合材料与高温热管间装配关系, 推导了一种顺序耦合的热力耦合有限元格式, 在此基础上对热防护结构进行了热力耦合计算分析, 最后对影响结构温度场与应力场的若干参数进行了参数影响分析。计算结果表明, 在典型飞行状态下, 采用内置高温热管的C/C 复合材料热防护结构能确保结构驻点温度在材料许用温度范围内; 同时, 采用预留装配间隙的方法可有效降低结构界面的接触应力。该方法也可进一步用于研究由接触热阻引起的热力耦合问题。      

耐热聚烯烃管内衬修复临界缺陷尺寸研究

塔河油田针对含腐蚀穿孔型缺陷管道通常采取内衬修复技术,常用的内衬修复技术包括耐热聚烯烃管(HTPO)内穿插修复技术和承压连续软管修复技术.其中HTPO管体本身不承压,成本较低,而承压软管本身可以承压,成本相对较高,对于如何合理地选择内衬修复材料,现场并没有一个明确的答案.为此,通过将实际工程问题简化为物理模型,进而利用有限元软件建立相关模型,给出了 HTPO内衬修复管道的临界缺陷尺寸的计算方法,并通过全尺寸水压爆破试验进行验证.经过验证的有限元模型可以准确地给出塔河油田常用管道在运行压力2.5 MPa和4.0 MPa下采用HTPO内衬修复的临界缺陷尺寸,可为现场实际施工提供技术指导.     

西北油田钻杆腐蚀疲劳敏感性模拟研究

为明确西北油田钻杆在服役中的腐蚀疲劳风险,主要通过模拟钻杆服役工况的旋转弯曲腐蚀疲劳试验,并结合有限元软件模拟,研究了当钻杆表面存在不同缺陷深度时,钻杆的腐蚀疲劳敏感性的规律.结果 表明:在模拟实际钻杆服役工况条件下,当钻杆试样存在腐蚀缺陷深度为0.2 mm、孔径为1 mm的腐蚀圆孔时,钻杆发生腐蚀疲劳风险已显著增加;...     

内置高导C/C材料的疏导式热防护结构防热效果

本文建立了内置高导C/C材料的疏导式热防护结构原理模型,通过实验的方法给出了高导C/C材料与耐热三维编织C/C材料间的接触热阻,并利用数值仿真针对影响结构热防护效果的若干关键参数进行了参数影响研究.研究结果表明:减小耐热层厚度是一种降低驻点温度的有效方法,但是必须同时考虑由此引起的强度问题;界面接触热阻对热防护效果影响很大,必须通过工艺处理降低界面热阻才能实现有效的热防护.      

塔河油田聚烯烃内衬输油管线失效原因及防治措施

采用宏观观察、微波扫描检测技术和ANSYS软件,对塔河油田聚烯烃内衬输油管线的失效类型、失效原因及防治措施进行了分析。结果表明：聚烯烃内衬输油管线主要失效类型为金属基管穿孔、法兰刺漏、钢包裹刺漏、塌陷、内衬层高温损坏和爆管;腐蚀性介质通过渗透至内衬层与金属基管之间的夹层中,随着服役时间的延长,金属基管发生CO₂-H₂S腐蚀;地势沉降导致聚烯烃内衬接头钢圈断裂,造成原油泄漏;腐蚀性介质渗透至内衬层与金属基管之间的夹层中,在管线清管泄压过程中,内衬层未完全恢复形变处以及局部划伤处内衬优先发生塌陷;当聚烯烃内衬层运行温度和运行压力超过其设计温度与设计压力时,内衬层会发生高温损坏和爆管。     

磁致伸缩铺层阻尼板壳结构的振动分析

通过理论分析讨论了含磁致伸缩材料和黏弹性材料铺层的层合板壳结构的频率和损失因子。假设黏弹性层仅发生剪切变形, 对磁致伸缩层应用偏置磁场下的线性本构, 推导得到由磁致伸缩层、黏弹性层、复合材料基本层组成的约束阻尼薄壳结构的运动方程, 并求得结构振动频率和损失因子的解。对板、曲板等算例的计算结果表明, 用磁致伸缩材料作约束层可使层合结构损失因子提高。      

某输油管线耐高温聚烯烃内衬塌陷原因分析

某输油管线用耐高温聚烯烃内衬服役3个月后出现局部塌陷变形，通过对塌陷变形后的内衬进行拉伸性能与维卡软化温度测试，结果表明塌陷变形后内衬的拉伸强度(19.4 MPa)、屈服强度(18.9 MPa)与维卡软化温度(122.2℃,A50法)均符合技术要求。通过对聚烯烃内衬渗透性测试以及力学有限元分析，明确了内衬塌陷原因为输油管线运行过程中，伴生气通过渗透作用进入内衬管与金属管夹层内，约83.5 d即达到运行压力(1.6 MPa);当单井管线泄压时，未完全恢复形变处的内衬优先发生塌陷，其塌陷需要的环空压力差(1.4 MPa)比完全恢复形变的内衬降低约46.2%。