内环加强管节点疲劳性能研究

本文对无加强和内环加强管节点的应力分布、应力集中系数和疲劳性能进行了试验研究和理论分析。研究结果表明，内环加强能大幅度降低管节点的应力集中系数，改善应力分布状况，并能较大地提高管节点的疲劳寿命。应力集中系数降低的幅度和疲劳寿命提高的程度与加强环的几何尺度有关。研究结果为改善管节点的疲劳性能及管节点的结构优化提供了理论和实践依据。     

疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的可靠性分析

对疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的强度衰减进行了分析,得到了疲劳载荷和冲剪载荷作用下加强管节点各失效模式的当量寿命。在此基础上,综合考虑了冲剪载荷和疲劳载荷的相互作用,建立了节点寿命安全余量方程,计算了节点的可靠性指标和失效概率。通过算例计算了某导管架上一加强管节点在服役一定年限后,在地震和正常服役情况下的强度可靠性,以此判断节点加强环的选择尺寸是否满足要求。分析表明,提出的分析和计算是符合工程实际的,它为加强管节点在同时考虑冲剪失效和疲劳失效作用时的可靠性分析提供了一个合理方法。     

海洋平台T型管节点应力集中系数研究

以具有代表性的海洋平台形管接头为例,采用有限元方法,研究接头处的应力集中系数分布.分析支管6个自由度的约束条件和受载方式,基于ABAQUS计算管节点在各种载荷下的应力分布,尤其关注几何学上的最危险地带——管筒十字交叉点处的应力集中系数,并根据6种基本情况下T形管节点的有限元计算结果,得到管节点所受到的应力最大、结构强度...     

一种新的海洋平台管节点应力评估方法

海洋工程焊接管节点受应力集中及复杂随机载荷的联合作用,容易发生疲劳破坏。为了提高焊接管节点结构疲劳寿命预测的准确性,文章以管壁厚方向上的一点作为疲劳评估点,提出了一种新的管节点结构应力计算方法。通过与国际上公开发表的疲劳试验数据进行比较,证明了文中方法应用于管节点结构的可行性及考虑壁厚方向应力梯度的有效性。基于数值计算,文中还提出了可用于T型管节点应力集中系数计算的参数公式,并对参数公式的精度进行了验证。     

环口板加强T形管节点抗冲击性能机理研究

为深入研究环口板加强后T形管节点的抗冲击性能,文章采用试验研究和有限元研究相结合的方法,对未加强和环口板加强T形管节点的抗冲击性能进行了比较研究,旨在确定环口板加强节点受冲击后的典型破坏模态;并通过对变形发展、局部变形和整体变形的区分、冲击力-位移关系曲线、能量耗散等分析,揭示环口板加强节点的抗冲击工作机理,研究环口板的局部加强作用,确定环口板加强方式的有效性,可为管结构抗冲击设计和加固维护提供参考。     

轴力作用下KT型管节点的应力集中系数分析

为研究平衡的轴向载荷作用下几何参数对KT型管节点应力集中的影响,通过ABAQUS软件建立81个不同几何参数的KT型管节点模型进行数值分析,获得不同参数对应力集中系数大小和分布的影响规律。结果与规范公式进行对比,验证了数模结果的准确性。对KT型管节点,参数γ、τ、θ对SCF数值大小的影响十分显著,参数β对SCF分布的影响最为显著;热点应力的位置并不是固定不变的,几何参数改变其位置有可能会转移。     

管节点在面内弯曲载荷下的静力与疲劳试验研究

本文介绍了一组5个大尺度T型管节点在面内弯曲载荷下进行静力和疲劳试验研究的概况。研究了热点应力范围概念及现有S－N设计方对承受面内弯曲载荷的管节点的适用性。给出了应力分析和疲劳试验的主要结果，也给出了曲型的裂纹扩展特性，并将试验结果与轴载下的试验结果进行了比较。面内弯曲载荷下的管节点，应力分布趋于均匀，应力集中系数显著下降，疲劳寿命只有随轴载的管节点的疲劳寿命的50％左右。     

深海J型铺设双层管动力响应影响分析

双层管结构是深海油气输运最为有效的方式之一。本文建立深海J型铺设双层管整体力学模型，充分考虑内外管耦合连接以及外管与海床土的动力相互作用，通过对比验证数值模型的有效性；在深海环境随机波浪、海流和铺管船运动共同作用下进行J型铺设双层管整体动力响应分析，得到双层管外管和内管的动力响应特性，进一步探究扶正器刚度、外管和内管径厚比对双层管受力与变形响应的影响。结果表明：扶正器刚度的增大导致外管与内管张力响应幅值比值显著增大，外管和内管径厚比对相应张力、弯矩、应力和应变响应幅值的比值也有较大影响。分析结果可为深海J型铺设双层管设计与施工提供理论依据。     

轴向载荷下多平面DT型管节点应力集中系数概率模型研究

应力集中系数作为一个随机变量,对管节点及导管架平台的疲劳可靠性评估结果有着重要影响。文章以多平面DT型管节点为研究对象,建立了352个几何参数不同的三维管节点有限元模型,并分析了沿弦管-撑管焊缝处的应力集中系数分布。采用密度直方图描述最大应力集中系数统计样本的特征,利用疲劳可靠性分析中常用的几种概率分布进行拟合。各个概率模型中的参数通过极大似然估计方法得到。根据卡方检验的结果对比发现,Birnbaum-Saunders分布是最适合的概率模型。因此,文中提出一组适用于描述在轴向载荷即单向轴向和平衡轴向载荷作用下多平面DT型管节点弦管侧和撑管侧最大应力集中系数分布的概率模型,对今后导管架式海洋平台结构的疲劳可靠性分析具有重要意义。     

导管架平台管节点疲劳裂纹的断裂评估

为保证导管架结构完整性,对管节点处各种位置的裂纹,提出基于BS7910改进的管节点裂纹断裂评估推荐做法,即基于净截面失效(NSC)准则提出平面内和平面外弯曲下含裂纹管节点弯曲强度折减系数的封闭形式解析解,给出含裂纹管节点的弯曲强度折减系数计算公式;对比各种类型管节点的应力弯曲度公式,给出应力弯曲度沿撑杆-弦杆连接处的分布公式,分析认为,该公式适用于各种类型的管节点、各种位置的裂纹和各种类型的载荷,与已有的试验数据和有限元分析结果进行比较并得到了验证。     

SCFs in tubular X-joints retrofitted with FRP under out-of-plane bending moment

This paper presents a parametric study on the stress concentration factors (SCFs) on the chord member in tubular X-connections reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) under out-of-plane bending moment. For this aim, a FE model was generated and validated using several available experimental tests. After that, a set of 276 FE models was created to evaluate the effect of the FRP (layer number, orientation, and material) and joint geometry (γ, τ, and β) on the SCFs. In these FE models, the contact between the FRP sheets and the steel members (chord, weld, and braces) was modeled. Results indicated that the rise of the FRP laminate number causes a notable drop of the SCFs, especially in the connections with big γ. Moreover, the increment of the elastic modulus of FRP along the fibers causes a notable decrease of the SCF. Results showed that, for certain geometrical parameters set, the SCF in an X-connection retrofitted with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) can be down to 23% of the SCF in the associated un-retrofitted connection. Despite the notable efficacy of the FRP sheets on the drop of the SCFs in the X-connections, there is not any study or equation on the X-connections with FRP. Therefore, an equation was proposed for quantifying the SCFs in the X-connections with FRP.     

Finite element simplified fatigue analysis method for a non-tubular joint of an offshore jacket platform

This paper proposes the finite element simplified fatigue analysis method for fatigue evaluation of the composite non-tubular joint structure of an offshore jacket subjected to wave loads. The skirt pile sleeve of the offshore jacket, which had been in service, was taken as an example of the non-tubular joint structure. SACS software was used for global analysis of multi-directional wave loads for the jacket platform, and ALGOR software was used to build a finite element model, perform finite element analysis, post-process stress results for acquiring the stress range, and perform fatigue evaluation. The analysis results indicate that the extreme stress range is within the allowable stress range and meets the requirements of DNV code. That means the simplified fatigue analysis method is effective and can be used in fatigue design for the non-tubular joint structure of an offshore jacket.     

Finite Element Simplified Fatigue Analysis Method for a Non-tubular Joint of an Offshore Jacket Platform

This paper proposes the finite element simplified fatigue analysis method for fatigue evaluation of the composite non-tubular joint structure of an offshore jacket subjected to wave loads. The skirt pile sleeve of the offshore jacket, which had been in service, was taken as an example of the non-tubular joint structure. SACS software was used for global analysis of multi-directional wave loads for the jacket platform, and ALGOR software was used to build a finite element model, perform finite element analys...     

砂性地基自动化集装箱堆场ARMG基础分段长度

弹性地基梁具有施工速度快、经济效益高、结构刚度大等优点,是目前自动化集装箱堆场ARMG基础的优选方案。依托某境外砂性地基上的自动化集装箱堆场工程,利用有限元软件建立不同分段长度的ARMG基础模型,分析了弹性地基梁对分段长度、地基不均匀沉降和温度的敏感性。结果表明,在ARMG轮压作用下,弹性地基梁的弯矩和接缝剪力随梁长增大而增大,梁长超过10 m后,梁内弯矩和接缝剪力趋于稳定;当地基发生不均匀沉降时,梁长越大ARMG基础对不均匀沉降的适应性越强,梁长超过10 m后,梁内弯矩和接缝剪力趋于稳定;温度对梁内力影响较小,温度引起的弯矩随梁长增大而增大,当梁长大于25 m,温度引起的弯矩趋于稳定。     

盾构隧道衬砌结构接头处刚度削弱效应的试验研究

基于某地下铁路工程盾构施工试验段管片衬砌结构的弹性模型试验,研究正常工作状态下衬砌结构纵向接头处在拱顶弯矩作用下的抗弯能力。得出不同螺栓预紧力作用下管片接头抗弯刚度的削弱系数,给出弯矩与接头变形能力和管片接头局部范围内的应力一应变关系曲线。为衬砌结构的优化设计提供参考。     

地下连续墙的受力状态及计算图式分析

在地下连续墙工程现场观测的基础上,对其受力状态进行了分析探讨。指出单元墙段是呈双向弯曲受力状态。因而按现行设计(单向受弯)的配筋计算应做适当的调整。在用筋总量不增加的基础上,使墙体结构设计更加合理、完善、经济、可靠。     

高桩梁板码头的横梁配筋计算

高桩梁板码头的横梁高度较大,受桩基间距控制,跨径相对较小,也即跨高比较小,严格来说属于规范限定的深受弯构件。但在实际工作中,比较普遍的情况是深受弯构件按照普通的受弯构件来进行近似配筋。以现行规范为基础,通过工程实例分析这两种配筋方式后认为:同等情况下,深受弯构件比普通受弯构件计算配筋量增加30%～35%,对于高桩梁板码头的横梁或其他类似的深受弯构件,如按普通受弯构件来进行配筋,结果偏不安全。分析结论对今后类似的深受弯构件的设计工作具有一定的借鉴作用。     

板壳模型在整体现浇板设计中的应用

为了研究板壳模型在整体现浇板桥设计中的应用,通过使用有限元分析软件Midas/civil建立板壳模型,计算得出相对于等效梁格法更为精确,更为接近实际情况的结果。并根据提取板单元的纵横向弯矩以及主弯矩进行配筋设计。板壳模型的计算结果既包括了结构的整体受力效应,又包括了结构的局部受力效应,因此对计算结果要进行局部削峰。     

薄板焊接变形高精度预测方法的研究

采用固有应变方法预测焊接变形时,传统方法是把纵向收缩、横向收缩和角变形这三成分作为接头的固有变形来估算焊接变形。但是,由于薄板的刚度低,在纵向方向上的弯曲变形也较明显,采用传统方法会影响薄板焊接变形的预测精度。为提高精度,文章对传统的方法进行了改进,开发了包括考虑纵向弯曲在内的四成分固有变形数值计算方法来预测薄板焊接变形。数值模拟结果表明:运用该方法预测薄板的焊接变形时,比传统的方法有更高的精度,而且预测结果与热弹塑性有限元的模拟结果十分吻合。     

单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划

以18.000 mm厚的船用AH36钢板为研究对象，开展电磁感应加热弯曲成型试验并测量板材的瞬态温度，采用手持式三维扫描仪获取板材点云数据，利用后处理软件得到板材面外弯曲变形云图。基于热-弹-塑性有限元分析，模拟板材电磁感应加热弯曲成型过程，温度和面外弯曲变形计算结果与测量数据较吻合，验证建立的数值模型的准确性。基于高通量的有限元分析，建立热源移动速度与横向弯曲角度的数学关系。针对单曲率板材，提出内接折线法和外切折线法拟合板材弯曲形状，给出相应的板材加热线位置和热源移动速度等工艺参数，进行热-弹-塑性有限元分析。计算结果表明，由提出的两种方法得到的面外弯曲变形均与目标曲率板的弯曲形状相吻合，证明内接折线法和外切折线法应用于实际工程的可行性。