考虑应变强化效应海底管道极限承载力研究

文章基于线性强化材料模型,推导了轴向拉力作用下海底管道极限弯矩承载力解析解,给出了海底管道在轴向拉力与弯矩载荷同时作用下的极限承载力的近似解,编制了海底管道极限承载力计算程序BCP。通过与实验结果的比对,验证了解析方法的正确性。结论表明考虑应变强化效应的海底管道极限承载力结算结果更为合理,该文可为海底管道的结构强度设计和安全性评价提供一定的参考依据。     

国外海底管道局部屈曲研究综述

海底管道是海洋油气集输系统中最重要的组成部分之一,从铺设到服役都将承受多种载荷的作用,并可能发生局部屈曲且沿管道传播开来,由此造成严重的后果。海底管道的局部屈曲在管道安全性方面具有重要意义,已成为海底管道设计与评估中重要的内容。详细阐述了国外关于海底管道受外压、弯矩和轴力作用下的局部屈曲研究成果,论述了在单个载荷和多个载荷联合作用下的局部屈曲破坏机理,并提出了未来研究的建议。     

不同屈服准则对完好管道失效压力的影响分析

依据变形失稳和有限应变理论,在考虑应变强化效应的基础上,得到了不同屈服准则的完好管道失效压力计算方法.基于统一屈服准则的管道失效压力解析解,结合完好管道实际爆破压力数据,得到不同材料属性的管道内压失效时适应的屈服准则.根据不同应变强化指数的管道内压破坏屈服准则差异性,对失效压力解析解进行改进,通过与现有试验结果的比较,改进的解析解预测的失效压力与实验结果吻合较好.     

总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析

船舶航行安全是航海领域重点关注的问题之一,船体的总纵弯矩数值在不同情况下会发生变化,研究船体结构极限承载力是船舶安全航行的关键,为此提出总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析方法。该方法利用有限元软件建立船体结构模型,计算船体结构总纵弯矩,以此为基础分别从船体梁结构挠度极限承载力和船体剖面平衡角度,计算结构极限承载力,并在有限元环境下展开多角度分析。结果表明,该方法可有效构建船体结构有限元模型,并有效分析船体结构不同总纵弯矩情况下,船体结构挠度极限承载力和中截面结构极限承载力分布情况,应用效果较为显著。     

考虑非对称剖面中和轴偏转的改进Smith法研究

简化逐步破坏法(Smith法)是目前相关船级社规范推荐的船体极限弯矩计算方法之一,其计算精度取决于中和轴位置和单元应力-应变关系的计算精度。针对目前规范中单一的“力平衡准则”无法有效考虑非对称剖面(含破损状态)中和轴偏转的问题,文章在力平衡准则的基础上,进一步考虑剖面的力矢量平衡准则,结合多目标粒子群优化算法(MOPSO)研究建立了一种非对称剖面中和轴确定方法,在此基础上改进了现有的Smith法,以实现非对称剖面的极限承载能力分析。以Dow1/3护卫舰模型为例,开展了完整正浮工况和多个破损横倾工况的极限弯矩计算。结果对比分析表明:对于受损船舶,中和轴偏转对剖面弯矩有显著影响,基于PSO的中和轴确定方法具有较好的自适应和计算精度。     

轴向长腐蚀管道极限承载力研究

腐蚀是引起海底管道破坏的重要原因之一,其中轴向长腐蚀是海底管道常见的腐蚀形式.文中采用非线性有限元方法,对轴向长腐蚀海底管道进行了内压荷载作用下的破坏机理的研究.并分析了腐蚀长度,腐蚀深度和腐蚀位置对海底管道失效压力的影响.根据有限元分析结果,回归得到适用于轴向腐蚀海底管道极限失效压力的计算公式,并与试验结果吻合较好,为长腐蚀海底管道的评估提供依据.     

基于广义切线模量理论的铝合金加筋板结构轴压极限强度分析

研究铝合金加筋板结构的极限强度,有利于充分发挥铝合金材料的强度潜力和结构的后屈曲承载能力。本文将广义切线模量理论应用于铝合金加筋板结构的轴压极限强度计算,并推导了适用于加筋板的协调参数、极限弯矩系数及结构系数等相关参数的解析算式,建立了铝合金加筋板结构的强度利用率函数,从而得到结构的极限强度,进一步完善了广义切线模量理论在加筋板结构极限强度研究领域的应用。通过将广义切线模量法计算结果与经验公式、有限元计算结果进行比较,验证了其适用性与可靠性,可用于工程分析计算。     

基于ANSYS的深水海底管道铺设受力分析

采用ANSYS11.0研究深水海底管道铺设过程中管道变形及受力。针对海底管道铺设边界的特殊性,提出了边界处理的新方法。根据管道在触地点处所受海底反力为零的假设,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)编程迭代,寻找出管道触地点;根据给定的托管架形式,迭代求出管道与托管架的分离点。利用pipe59单元模拟管道的大位移非线性变形,分析了张紧力、水平力、悬跨段弯矩、悬跨段长度及管道与托管架的分离角之间的关系,据此工程人员可以根据所要控制的悬跨段弯矩计算所需的张紧力和入水角。最后通过与OFFPIPE专用软件所得结果进行比较,说明方法的可行性与准确性。     

PHC管桩轴力-抗弯承载力关系国内外标准对比

在国家“一带一路”倡议的推进下，先张法预应力高强混凝土（PHC）管桩全面在海外各类工程项目中应用，然而海外PHC管桩的技术标准和设计习惯与国内存在较大差异，这使得以国内标准为基础的PHC桩力学性能难以为国外设计人员所适应。比较了国内混凝土结构标准与常用美标、英标、欧标及日标中对于混凝土结构及桩基的相关规定，着重对与设计关系密切的PHC管桩轴力-弯矩承载力关系进行计算和对比。经过梳理发现，中国标准的简化计算公式在降低部分精度的情况下，可以给出较为完整光滑的轴力-弯矩承载力关系曲线；各国标准对于管桩轴向承载力设计值的规定有所不同，依照国外标准很难给出较为完整光滑的曲线。     

腐蚀海底管道剩余强度的可靠性评估方法研究

针对常用腐蚀海底管道剩余强度评估方法的局限性,提出一套联合载荷作用下腐蚀海底管道剩余强度评估的方法,通过有限元分析联合载荷作用下腐蚀海底管道的剩余强度,考虑到腐蚀缺陷有关参数的不确定性,以腐蚀管道失效压力和腐蚀速率分析为基础,建立腐蚀管道可靠性极限状态方程,采用蒙特卡罗法计算腐蚀海底管道的失效概率.通过模型计算验证方法的可行性.     

含有腐蚀缺陷海底管线失效压力研究

腐蚀是引起海底管线破坏的一种重要原因.采用非线性有限元方法,对含有腐蚀缺陷的海底管线进行了内压作用下的极限承载力分析.研究了腐蚀长度、深度、宽度、径厚比对海底管线的破坏机理和对失效压力的影响,提出了含有腐蚀缺陷的受内压作用的海底管线失效压力计算公式.与试验结果及各种规范和方法进行了对比,证明该方法是有效的,为腐蚀海底管线的评估提供了依据.     

高桩墩台桩土共同作用对结构内力的影响*

根据广州某高桩墩台结构断面图和土层参数勘察报告,建立了包含墩台、桩基及土层的三维有限元模型。桩土界面采用面面接触模型,允许桩土分离及滑移,通过接触应力反映桩基土对桩的侧压力和摩阻力。分析得出了高桩墩台在多种荷载组合下的应力场和位移场,以及各桩的弯矩图和轴力图。并进一步将有限元结果与以丰海高桩墩台计算程序为代表的传统嵌固点法计算结果相比较,分析了2种方法单桩轴力图、弯矩图的差异及原因,同时分析了桩基土对结构内力的影响,得到桩排中的最大轴力弯矩桩的位置及单桩上轴力弯矩极值点的位置,为传统的嵌固点法计算结果提供了一些修改与补充,从而为高桩墩台结构设计提供参考。     

PHC管桩力学性能的中英标准对比

针对东南亚地区采用中国标准的PHC管桩与英标的对接问题,基于英标对混凝土结构的一般规定,确定了英标应用于PHC管桩力学性能计算的方法,计算项目包括:材料强度、预应力损失、轴向允许最大工作压力、抗剪承载力、抗裂弯矩、极限弯矩,并将这些力学指标与我国常用标准的计算结果进行对比。对比结果表明:英标计算结果总预应力损失、有效预压应力接近;轴向允许最大工作压力偏小;抗剪承载力设计值、抗裂弯矩和极限弯矩设计值偏大。结果为海外工程中PHC管桩标准的使用提供了参考。     

平面则架结构系统可靠性分析程序

本文进一步分析了平面刚架结构系统失效的基本原理,并给出了只考虑弯矩载荷效应和同时考虑弯矩与轴力两种载荷效应下自动生成失效衡准,搜索主要失效模式与计算系统失效概率的方法,开发出通用计算机程序。通过算例,验证了计算方法的适用性与程序的可靠性。     

流体管道流固耦合14方程频域传递矩阵法

考虑流体管道的体积力以及流体的横向惯量,忽略管道和流体之间的摩擦效应,导出流体管道流固耦合的14方程模型.利用拉氏变换,把时域方程变换到频域,对频域模型进行推导,方程化为12个一元四阶常微分和2个一元二阶常微分,变换后的方程可以直接进行求解,得到简单直管的频域解析解.把管道始末端的坐标代入解析解,可得到管道始末端的关系,结合结点平衡条件,推导出多管段的频域传递矩阵法.对算例进行仿真计算和分析,并用实验结果来验证计算结果,验证模型和方法的正确性.     

海底管道在位强度分析

海底管道是海上油气田生产设施的重要组成部分，是保证油气田正常运转的生命线。海底管道在位强度分析对研究其破坏机理及进行安全评估非常重要。基于DNV2000海底管道设计规范和相关文献，根据波浪流等环境参数、管道参数和海床土壤参数之间的关系，并结合相关理论知识，着重阐述了管道在位强度分析的计算原理。最后通过工程实例计算，完成了海底管道结构的在位强度分析及极限状态校核。     

无键联接螺旋桨的压装分析

通过建立及分析力学模型,给出了现代船舶建造过程中无键联接螺旋桨和轴装配的计算模型,从强度及传递力和力矩的角度出发,计算出最大、最小装配过盈量及对应的桨毂压入深度,压入力等,计算示例证明了这一模型建立的正确性。     

海底管道侧向屈曲分析

侧向屈曲是非埋设海底高温高压管道运行期间常见的失效形式.由高温和高压造成的管道轴向应力是导致管道侧向屈曲的主要原因.本文对管道侧向屈曲进行了数学解析分析,并给出了管道在实际运行状态下发生侧向屈曲时常出现的四种模态的力学分析结果.对某工程项目的海底管道进行了侧向屈曲的数值计算以验证其工程可靠性.从理论和工程实践两方面分析比较了控制侧向屈曲的各种方法.初步探讨了深水高温高压管道的侧向屈曲控制方法.     

客滚船压筋板极限承载力数值计算及敏感性分析

针对新型客滚船上采用的槽型压筋板，利用非线性有限元软件ABAQUS中的risk算法对设置初始压制缺陷的槽型压筋板模型进行受压极限承载力计算。计算发现槽型压筋板中部与焊接扁钢的板边部分所受压屈曲极限承载力不同，因此将槽型压筋板分成2个部分进行研究。通过计算并利用MATLAB对数据回归分析后发现：对于槽型压筋板中间部分，随着槽型间距和压筋板长度的增加，线性屈曲压力减小，受压极限承载力减小，破坏时的最大挠度增加；随着厚度增加，线性屈曲压力和受压极限承载力增加较少，破坏时的最大挠度降低。针对槽型压筋板焊接扁钢的板边部分，缩短板边扁钢与旁边槽型的间距及提高焊接扁钢的腹板厚度均能提高压筋板板边的极限承载压力。设计中可通过在压筋板边焊接扁钢且增加扁钢尺寸或以焊接制造的方式增加槽型高度减小槽型间距，以提高压筋板的极限承载力。     

考虑偏心影响的灌浆套筒连接受力性能研究

为了研究偏心率变化对钢筋接头的等级、接头承载力、灌浆料应力、套筒应力的影响,文中在无偏心试验的基础上采用有限元软件ABAQUS对18个偏心钢筋套筒灌浆连接进行单向拉伸试验的数值模拟研究.结果表明当接头的偏心率控制在10%以内时,满足JGJ107Ⅰ级接头的要求;随着偏心率的增大接头极限轴力N_u不断下降直至为零,且接头截面的极限弯矩M_u和极限轴力N_u存在相关性;偏心率的变化几乎对灌浆料的应力没有影响;套筒的应力与偏心率呈比例关系且应力分布呈现出不均匀分布.