可控移热变换炉设备法兰结构的设计与应力分析

文中设计的可控移热变换炉中的设备法兰连接结构上连球形封头,下连筒体,是无垫片焊接密封法兰结构,并采用Ω密封环和O形密封圈组合密封,以保障其密封的可靠性。在对其进行初步应力分析后,运用有限元软件ANSYS建立了相关的力学计算模型,在边界载荷及位移的约束和内部载荷的施加后,计算了设计工况下上封头和上法兰、筒体和下法兰的第三强度当量应力和转角。按照JB 4732—1995(2005年确认)及文献,对法兰及其连接的各部位进行了应力强度评定和刚度评定,并认为主要是强度评定起决定作用。     

截止阀波纹管的结构参数对其应力影响分析

选取特定工况下截止阀波纹管建立有限元模型,在有限元结构分析基础上研究波纹管在相同压力载荷和轴向位移载荷下结构尺寸的变化对应力分布的影响规律。研究表明,波纹管在压力载荷和轴向位移载荷下,结构尺寸对应力分布影响较大,并且在不同工况下结构尺寸对波纹管应力分布影响不同,相同载荷下波纹管的不同位置应力分布不同。     

高水压条件下钢顶管管节密封性试验及数值模拟研究

钢顶管是大部分超大型顶管管幕施工的基础和关键技术。在复杂地层条件和高地下水压力环境下,钢顶管管节密封结构的密封性能至关重要。文章以港珠澳大桥拱北隧道曲线顶管管幕工程为背景,针对钢顶管管节密封性能进行了室内模型试验和ABAQUS有限元模拟。结果表明,采用两道鹰嘴形橡胶密封圈的管节接头可以满足现场抵抗0.3 MPa水压的施工密封要求;在0.1~1.0 MPa水压力作用下橡胶圈与插口的最大接触压力均大于施加的水压力,橡胶密封圈不会失效。     

法兰接头预紧过程中垫片应力场数值模拟分析

螺栓法兰接头安装过程中的螺栓弹性交互作用会造成各螺栓预紧载荷不均匀,从而影响其密封性能。文中考虑垫片压缩回弹曲线的非线性和迟滞性,建立了DN80的法兰接头三维有限元模型。以ASME PCC-1标准中螺栓传统星形预紧方式为例,分析了预紧过程中螺栓载荷及垫片应力的变化。结果表明:即使按照标准中规定的螺栓加载方式,预紧后螺栓载荷仍有较大的分散性;螺栓载荷的分散性会造成垫片接触应力沿周向分布不均匀;垫片应力最小值出现在6#和7#螺栓之间,其大小仅为目标应力的74.3%,表明法兰接头最容易在此处发生泄漏。     

基于ABAQUS的八角垫密封法兰效果评价

为分析八角垫密封法兰机理以及对密封过程中法兰结构强度和密封性能等进行研究,采用ABAQUS建立有限元模型对其真实预紧过程进行模拟。结果表明:八角垫密封面上应力非均匀分布,在内侧两密封面上靠近上下倒角处应力值最大并最先发生屈服,同时该部位接触应力最大,因此是密封的主要作用部位;按Waters法求得的最小螺柱预紧力预紧时有效密封长度较短,为增强密封效果,宜进一步增大螺柱预紧力;施加最大螺柱预紧力时,法兰结构强度和刚度均能满足要求,且有较大安全裕量,表明法兰相对螺柱较"安全"。     

X80钢级大口径热压三通力学分析

热压三通的理论设计需要了解三通在其工作压力下的应力分布状态,因此,有必要确定热压三通在其工作压力下的应力分布与三通内、外圆弧半径大小之间的关系。采用弹塑性有限元方法和双线性等向强化材料模型,采用有限元分析软件ANSYS对X80钢级大口径等径热压三通内、外圆弧半径与三通受力关系进行了研究。分析结果表明:最大应力出现在热压三通肩部的内侧,该处最薄弱;增大壁厚能有效降低热压三通相贯区和腹部的应力水平;增大肩部过渡圆弧可以降低主、支管过渡区的最大应力;增大壁厚对三通内壁上的应力集中指数影响不大。     

Φ1016 mm油气管道管内智能封堵器的设计

陆地及海底油气管道的维护或维修都应避免停输作业,利用管内智能封堵技术能在不停输情况下进行管道维修作业。设计了一种Φ1 016 mm油气管道管内智能封堵器,封堵器由清管模块、锚定模块和密封模块串联组成,具有双锚定单密封的功能,并能在到达故障管段之前实现减速;利用有限元软件abaqus对封堵器的密封性能进行了分析,结果表明在管内介质压力为10 MPa的情况下,密封能力(压力)达到了15 MPa.该研究为大口径管内智能封堵技术提供可参考的技术方案。     

双孔平行地铁隧道盾构施工地表沉降分布规律研究

盾构法施工中不可避免地会对周围地层产生扰动影响,故加强盾构施工变形控制显得尤为重要。文章以某城市地铁盾构隧道工程为研究背景,采用理论分析和数值模拟方法,研究了双孔平行隧道施工地表沉降分布规律及影响因素,提出了改进的双线隧道地表沉降预测方法,并与现场实测数据进行了对比分析。研究结果表明:隧道间距越大,形成"W"形沉降曲线特征越明显;隧道埋深越小,沉降曲线由"V"形向"W"形转变所需的隧道间距L越小;土质条件越好,地层扰动影响范围越小,"W"形沉降槽特征也越显著;采用C=L/2i来描述双线平行隧道地表沉降分布特征是可行的,随C值增大地表沉降曲线分布由"V"形—"锅底"形—"W"形发展,"W"形非对称性分布特征与隧道相对间距有关;由本文提出的双线盾构施工引起的地表沉降计算公式计算出的地表沉降预测值与实测沉降曲线吻合较好,可用于双线隧道施工地表沉降变形预测,对盾构隧道研究具有重要理论指导和实践意义。     

盾构隧道施工地层变形三维解及影响因素分析

文章以某区间隧道富水砂层条件下盾构施工过程为研究对象,重点考虑了盾构正面附加推力、刀盘与土体之间的摩擦力、盾壳与土体之间的摩擦力、地层损失及盾尾同步注浆压力五方面因素的影响,建立了盾构推进力学模型。基于Mindlin解,建立了考虑同步注浆压力及刀盘摩擦力影响的地层变形三维解析解,并结合现场监测数据和数值分析结果对其进行了验证。分析结果表明:盾构施工引起的横向地表变形曲线呈"V"形,纵向地表变形历时曲线呈"S"形;刀盘与土体之间的摩擦力引起的地层变形曲线左右两侧呈反对称分布;盾尾同步注浆压力引起地层隆起变形,设置合理的注浆压力并及时注浆能有效控制施工变形。该方法得到的结果更为合理,可用于预测盾构施工阶段的地层变形。     

低温环境下管道法兰连接的应力分析

文中在考虑温度作用的前提下,对低温管道中的法兰进行了不同螺栓强度等级和螺栓预紧力下的"拉伸+弯曲"组合工况的有限元分析。研究表明:法兰最大应力出现在螺栓上,螺栓的预紧力和强度等级的降低都将对法兰应力分布产生重要的影响。同时,文中也给出了法兰外侧的位移随螺栓预紧力和强度等级的变化规律。最后,通过现场测试验证了数值模拟的准确性。该研究结果可以为输油管线法兰连接的预紧力设定提供参考。     

盾构在软土地层掘进过程中的管片上浮研究

通过对杭州某地铁施工实例的监测与分析得出,隧道上浮可分为初次上浮和二次上浮,且初次上浮量在隧道总上浮中所占比重较大,约为50%~80%。文章结合该区间段盾构隧道施工,采用abaqus有限元软件对盾构在软土地层掘进过程中的管片上浮进行了分析,得出了管片上浮、管底处下卧土层回弹和管顶处上覆土层沉降随注浆压力、浆液弹性模量、土舱压力、千斤顶压力等因素变化发展的规律。研究结果表明,管片上浮可分为三个阶段:上浮激增段、上浮平缓段和上浮稳定段。     

基于统一解的近距离双线平行盾构地面沉降计算

文章提出盾构法隧道统一土体移动模型二维解的修正公式,并利用该公式计算近距离条件下双线平行盾构施工产生的总的地面沉降。该方法适用于双线隧道近距离工况,采用近距离界定系数C=L/(h+R)≤0.66作为本文公式适用条件,当C0.66时本文公式不再适用;当C≤0.66时,沉降曲线呈"V"形;当0.66C≤0.79时,沉降曲线呈"V-W"形;当C0.79时,沉降曲线呈"W"形。算例分析结果表明:当C≤0.66时,本文方法计算得到的地面沉降值与实测值非常吻合;近距离双线平行盾构施工引起的地面沉降曲线符合正态分布规律,但最大沉降值有时会偏离中轴线。     

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。     

混合布置预应力束对混凝土索塔锚固区受力的影响分析

索塔锚固区是将拉索强大的局部集中力均匀分散到塔柱的重要结构,直线束与开口U形束混合布置是混凝土索塔锚固区中较为合理的预应力布置方案。为了研究U形与直线预应力束混合布置对索塔锚固区受力特性的影响,文章以国内某姊妹塔斜拉桥菱形桥塔为例,采用通用有限元程序建立索塔锚固区的节段有限元模型,分析索塔锚固区在预应力荷载作用下的受力情况。结果表明:在张拉锚固区预应力束的作用下,除去局部的应力集中外,索塔锚固区应力分布较为均匀,单向或主拉应力值普遍不大,索塔基本处于受压状态,预压应力效果明显;说明索塔锚固区采用U形预应力束与直线预应力束结合的布置方式能较好地满足设计要求,使锚固区整体处于较为合理的压力状态。     

沉管隧道国产化GINA止水带试验研究及选型设计

GINA止水带是沉管隧道的防水生命线。文章以襄阳汉江沉管隧道为背景,通过足尺物理模型试验对国产化GINA止水带在各不利工况下的压缩、水密性、应力松弛等性能开展研究,并结合试验数据进行选型设计。结果表明:(1)止水带压缩应力随时间增加而逐渐减小,并逐渐趋于稳定收敛,国产止水带产品100年平均应力松弛衰减率约为35%;(2)止水带压缩量随压缩力增大逐渐趋于止水带高度60%这一极限值,设计允许的接头偏转量将降低止水带压应力4.4%～9.2%;(3)国产止水带产品最小水密压缩量曲线趋势与某国外产品基本吻合,偏差量约0～15%;0.1°和0.22°接头偏转使所需最小水密压缩量略增;接头竖向错动1 cm,3 cm和5 cm,水平错动5 cm均未出现漏水,不影响止水带水密性能;(4)止水带设计需考虑正常使用和承载能力极限状态管节温差变化、混凝土干缩徐变、基础不均匀沉降、地震等引起的接头张合,需满足最小水密和最大压缩指标双控要求;(5)国产GINA止水带各项性能均可满足依托工程需求并具有一定安全余量。     

主动悬架系统模式切换控制策略研究

针对在不同工况下车辆行驶时对于主动悬架系统的性能需求,本文设计出一种可切换悬架工作模式的悬架控制策略,可以提高车辆在不同工况下行驶时的动力学性能。通过对控制策略进行建模仿真,结果得出相较于未进行模式切换的悬架,所设计的模式切换控制策略可以有效改善悬架工作时的性能,为后续控制参数的优化提供了研究基础。     

地层注浆加固对隧道与地下水相互作用过程中的“双赢”影响效应分析

目前山岭隧道大多采用的"半包"防水方式,可较为有效地降低衬砌背后水压荷载作用,但同时造成地下水资源的大量流失。文章通过建立隧道瞬态渗流模型,分析了"半包"防水条件下隧道施工及运营过程中隧道排水流量及水位变化规律,以及运营过程中衬砌背后水压力分布规律;研究了帷幕注浆和径向注浆两种方式不同工况下不同注浆范围及参数对排水流量、水位变化及衬砌水压荷载的影响效应。数值分析结果和工程实践表明,地层注浆加固既可降低衬砌背后水压荷载,又可减少地下水资源流失量,从而可以实现隧道与地下水相互作用过程中的"双赢"影响效应。文章最后对"半包"防水条件下仰拱是否设置排水系统进行了分析探讨。     

列车荷载下跨地裂缝地铁隧道围岩土压力分析

文章根据相似理论设计了跨地裂缝地铁隧道-地层动力相互作用模型试验,通过对模型试验结果的分析系统研究了以不同分段形式跨越地裂缝的马蹄形地铁隧道在列车荷载作用下的围岩土压力以及围岩与隧道衬砌结构的接触压力。通过对相关试验数据分析,可以得到以下结论:分段隧道在地裂缝上盘没有产生下降活动时,围岩土压力与整体式隧道工况相差不多,但地层下降以后,产生的附加土压力与整体隧道工况相差较大;分段隧道在地裂缝活动下产生的附加土压力比地裂缝未活动前有所增大;尽管如此,两种隧道模式下地裂缝活动所产生的接触压力的分布和大小都比较接近,但上盘下降以后,位于上盘地层中的Y_1列土压力由于地裂缝活动脱空导致数值上比处于下盘地层的Y_2列土压力有了较大幅度的减小。     

车载式金属油罐有限元分析

文中利用有限元分析技术,应用ANSYS分析软件对车载式金属油罐罐体的结构强度进行了分析计算,得出在各种工况下的应力分布图.通过对计算结果的分析,找出了产生最大应力的部位及原因,为金属油罐的优化设计提供理论依据.     

动水条件下渗透注浆扩散机理研究

渗透注浆过程中,地下水流动对浆液扩散过程有显著影响。基于此。文章应用流体两相渗流理论描。述动水条件下的渗透注浆扩散过程,并建立相应的有限元模型对注浆过程进行数值模拟,分析了动水条件下的浆液扩散规律及浆液扩散范围影响因素。研究结果表明:动水条件下浆液沿顺水流方向呈轴对称的U形分布。动水流场限制注浆影响范围;浆液横向扩散与纵向扩散、顺水扩散与逆水扩散存在明显差异性,注浆压力与浆液流速在注浆孔附近衰减显著;地下水流场与注浆压力是影响浆液扩散范围的主控因素,浆液扩散范围与注浆压力正相关而与动水流速负相关;最后对动水条件下的渗透注浆设计及工艺提出了改进方法。