含缺陷弯头塑性极限载荷研究

文中以断裂力学理论为基础,应用ANSYS软件建立含裂纹弯头有限元模型,通过施加内压载荷,对模型的塑性极限载荷做了简单的计算研究。研究结果表明,裂纹对塑性极限载荷的影响不可忽略,同时可以为在役含缺陷压力管道安全评定提供参考。     

内压载荷下X80管道裂纹应力分布规律研究

为了研究内压作用下管道裂纹应力场分布规律,以含有表面裂纹的X80管道为研究对象,对不同形状、不同方向、不同内压、不同尺寸的含裂纹管道进行仿真分析和实验验证。结果表明:裂纹尖端处应力远大于裂纹中心应力。裂纹形状对应力影响作用较小,随着裂纹方向与管道轴向夹角增大,裂纹尖端应力先增大后减小,随着管道内压、裂纹深度、裂纹长度的增大,裂纹尖端处应力随之线性增大。其中,裂纹长度对裂纹尖端应力的影响小于管道内压和裂纹深度。     

局部减薄埋地三通塑性极限内压的有限元分析

针对埋地三通外表面局部减薄缺陷,采用弹塑性有限元分析软件ANSYS,研究了单一内压作用下外壁局部减薄埋地等径三通的塑性极限栽荷。考虑几何非线性和材料非线性,分析了缺陷尺寸的变化和位置沿主管底部轴向变化对埋地三通塑性极限载荷影响的变化规律和失效模式,根据腐蚀区的载荷一应变图,对模型的塑性极限载荷进行了预测,研究结果可为含局部减薄等径三通结构设计和安全评定提供理论依据和数值参考。     

关于管道裂纹应力强度因子的计算

论述了管道裂纹（包括轴向裂纹和纵向表面半椭圆裂纹）在复杂应力条件下应力强度因子计算的权函数方法。分析和算例表明，该方法可准确、有效地计算管道裂纹在各种应力条件下的应力强度因子。     

含球型凹坑缺陷燃气管道弯管极限载荷的研究

凹坑是埋地管道中常见的体积型缺陷,是一种破坏性较大的局部缺陷,而弯管是埋地管道中的重要管件。应用有限元分析软件ANSYS,对含球型凹坑缺陷的燃气管道弯管在内压载荷作用下进行有限元分析,分析中考虑材料非线性和几何非线性,根据腐蚀区的载荷-应变图,对模型的塑性极限压力进行了预测,并得出了缺陷尺寸对塑性极限载荷的影响及变化规律,得到了一些对含缺陷弯管的安全评定有参考价值的结论。     

内压对管道系统柔性分析的影响

针对在进行管道应力分析时忽略内压对管道系统柔性的影响,文中对承受内压的管道的轴向伸长进行了推导分析,并结合ASME B31规范说明内压对弯管柔性系数和应力增大系数的影响。结果表明:内压对管道轴向伸长的影响较大,对于壁厚一致的弯管,内压使弯管趋于张开;随着管径的增大和采用高强度钢,内压对弯管柔性系数和应力增大系数的影响增强。对于温度变化范围小的大直径、高强度管道(如长输管道),应考虑内压的影响。对于是否考虑内压对弯管柔性系数和应力增大系数的折减作用,应结合具体的操作工况确定。     

三通内拐角椭圆裂纹应力强度因子分析

应力强度因子K1是缺陷结构安全评定参数,三通内拐角椭圆裂纹应力强度因子计算十分复杂。用ANSYS软件建立内压载荷下三通内拐角椭圆裂纹有限元模型,计算了不同几何结构参数下裂纹的应力强度因子K1,拟合了裂纹前缘的形状因子F计算公式。结果表明：内压下三通内拐角椭圆裂纹前缘形状因子最大值出现在主管或支管表面位置;三通主管壁厚增加,形状因子F减小;内压下椭圆裂纹有扩展为圆形裂纹的趋势。     

输油管道环焊缝缺陷疲劳寿命评估

采用管道失效评估方法可评估静载荷作用下缺陷是否满足适用要求。但在内压等交变载荷作用下,输油管道环焊缝仍存在疲劳破坏的可能。为评估管道环焊缝缺陷的疲劳寿命,进行管道母材和环焊缝疲劳裂纹扩展速率试验,并分析和统计管道实际运行压力数据以及环焊缝缺陷开挖验证数据,采用BS7910标准方法计算疲劳寿命值。结果显示在仅考虑管道内压波动情况下,管道环焊缝平面型缺陷的疲劳寿命结果满足管道设计使用要求。     

环焊缝含未焊透缺陷的压力管道安全评定

运用国家标准GB／T19624--2004《在用含缺陷压力容器安全评定》对在用含缺陷压力管道进行安全评定,在国内业界还很少开展。通过对2组环焊缝含未焊透缺陷压力管道的安全评定,提供了对在用含缺陷且载荷复杂的压力管道进行安全评定的方法和步骤,介绍了运用GB／T19624--2004对带环向未焊透缺陷压力管道进行安全评定的方法,为广泛开展在用含缺陷压力管道安全评定提供参考,以保证压力管道运行的安全性和经济性。     

管道拉伸应变极限确定方法

多数现行的管道设计方法都是以应力为基础的,但它不能完全有效解决管道设计的所有问题,特别是地面变形等位移载荷控制下的情形.从国内外管道设计标准和最新的研究进展出发,对处于极限状态的拉伸应变极限的标准进行了对比,并分析了管道拉应变极限的多种控制因素.同时,使用裂纹驱动力的理论,初步分析了拉应变极限估算方法,提出了基于应变的...     

带体积型缺陷压力管道极限载荷的有限元分析

管道在使用过程中会出现各种缺陷,主要以腐蚀造成的体积型缺陷为主。采用有限元弹塑性分析方法,基于Von—Mise屈服准则,对含体积型缺陷的压力管道进行非线性分析,研究腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对压力管道极限载荷的影响。与含腐蚀缺陷管道的水压试验结果及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。     

大直径盾构隧道穿越建筑物群变形分析与控制措施北大核心CSCD

大直径盾构隧道掘进施工对土体造成扰动,导致地表产生沉降或隆起,继而严重威胁上部建筑物群的结构安全。文章依托某大直径盾构隧道穿越老旧小区密集建筑物群工程,首先利用二维有限元软件计算关键断面房屋的沉降变形,再对比三维有限元软件的计算结果,分析两种计算方法的适用范围;然后基于三维模型探究了不同初期荷载释放率对盾构穿越引起的地表和房屋变形的影响,最后利用Peck公式计算的理论地表沉降数据,梳理初期荷载释放率、地表沉降、地层损失率三者的内部联系并提出了控制变形的相关措施。研究结果表明,初期荷载释放率越小,地表及房屋沉降也越小,对应的地层损失也越小;对于控制地表变形,减小荷载释放率等同于减小地层损失率;初期荷载释放率、地表沉降、地层损失率这三者减小的量值呈线性关系。     

流速对Ω形波纹管变形补偿与承载能力影响

为研究流速对Ω形波纹管变形补偿与承载能力的影响,分别采用有限单元法和有限体积法对该波纹管内的空气流动进行数值模拟,计算出不同空气流速作用下的压力载荷;将该压力载荷作用于波纹管内壁面上,采用有限单元法和有限体积法得出不同空气流速作用下Ω形波纹管的轴向刚度和最大等效应力。结果表明：Ω形波纹管的变形补偿能力随流速的增大呈增强趋势,承载能力随流速的增大呈减弱趋势,且2种数值模拟方法计算结果的相对误差小于8％。     

偏压连拱隧道施工方法研究

文章采川三维有限元数值模拟研究了偏压连拱隧道不同施工顺序下拱顶下沉、中墙稳定性及初期支护受力特征.研究结果表明,先开挖浅埋侧时,拱顶沉降较小,中墙在施工中的稳定安全系数较大、弯矩较小,初期支护受力较大；对于浅埋偏压连拱隧道,围岩变形及中墙在施工中的稳定性控制更为重要.所以,从有利于围岩变形、中墙稳定性控制以及中墙受力的角度出发,宜采用先开挖浅埋侧的施工方法.     

管道机械接头密封性能的有限元分析

设计了管道机械接头,利用管接头件的弹塑性变形进行管道间的连接。分析了管接头的密封原理及影响其连接密封性能的主要因素,并以2″管道机械接头为例,通过建立有限元模型,运用有限元方法,对管接头的抗内压过程进行了数值模拟。有限元模拟得出该管接头承受的极限内压值为18MPa,大于其15 MPa的设计工作内压值,结果显示该管接头的设计工作内压值较其模拟的极限内压值更趋保守,表明该管道接头能够实现管道间的牢固连接,密封性能可靠。     

承受管道载荷的切向接管有限元分析

由于承受管道载荷的压力容器切向接管结构无法按照常规的设计方法进行开孔补强计算,文中以1台带切向接管的压力容器为例,对筒体与切向接管连接区域进行三维有限元分析,得到了筒体与接管连接区域详细的应力分布。应力分布云图表明：在连接区域产生明显的应力集中,应力强度最大值发生在筒体与接管连接处的外侧,是该结构失效的危险区域。根据JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》（2005年确认版）的规定,对该连接区域进行了强度评定,评定结果表明该设备的结构尺寸完全满足强度要求,为进行详细工程设计提供了理论依据。     

大中型悬索管道跨越结构清管动力响应分析

大中型管桥是油气输送管道系统中的关键部位，呈现高次超静定、高柔性的结构特点，清管过程中形成的积液将在管桥处产生强烈的冲击动载荷作用，破坏管桥结构的稳定性。考虑悬索管道跨越结构恒载产生的初始内力、拉索垂度等几何非线性因素，将塔架简化为变截面梁，建立了悬索管桥清管动力分析有限元模型。按照管桥积液流动具有的移动荷栽一时间历程的特性，采用荷载步施加移动载荷。结合实例分析了不同清管工况条件下悬索管桥跨越结构的振动位移、临界积液长度以及临界清管速度，从而为安全清管作业提供指导依据。     

大型浮顶罐抗风研究现状与分析

大型金属储罐易遭受风灾破坏,有必要对储罐的抗风稳定性进行深入研究。文中介绍了研究风压在储罐上分布的风洞试验方法和数值模拟方法,分析了二者的优缺点和研究现状。介绍了用来研究储罐在风荷载作用下稳定性的风致屈曲分析方法。比较了2种常用有限元软件(ABAQUS和ANSYS)的特点及适用条件,为储罐的抗风设计提供参考。     

高地震烈度下超大直径海底盾构隧道地震响应分析

文章运用FLAC3D软件,采用动力有限元法,对高地震烈度下超大直径海底隧道地震响应进行了分析。分析结果表明:与单纯自重应力场作用下相比,地震作用会造成结构内力的增大,拱顶及拱腰为其受力薄弱部位;在重力及地震共同作用下,衬砌结构的拉应力主要出现在拱顶附近,最大拉应力超过C60混凝土的抗拉强度设计值,拱顶的衬砌管片可能出现局部脱落;衬砌结构的最大受力和位移一般发生在地震2~6 s的时间段;各关键点位置的位移、弯矩、剪力、轴力时程曲线具有相似的变化规律;隧道衬砌最大水平位移为3.6 cm,最大竖向位移为3.7 cm。