海洋修井机井架应力测试工装设计和应用

工装作为海洋修井机井架应力测试必要的辅助加载工具,其结构形式和承载能力直接影响到井架应力测试的安全和效率。为研制出通用性强的井架应力测试工装,通过调研当前海洋修井机的主要结构形式,依据标准规定的应力测试要求,采用有限元软件ABAQUS对设计的工装进行2种工况的计算分析。分析结果表明:工装的最大应力值为260.9 MPa,满足强度要求;最大变形为3.37 mm,变形较小。实际应用结果表明:设计的工装可满足现场井架应力测试的要求,应用方便,适用性强。     

海洋平台塔型井架结构强度计算与试验分析

以某7 000 m海洋钻机为例,根据相关规范设计塔型井架结构,为验证井架结构的可靠性,采用专业结构分析软件SAFI对井架结构进行强度分析,对井架在出厂前进行最大静钩载试验,试验采用应力应变试验方法对主要构件进行应力应变测试,有限元分析结果和应力测试结果表明井架结构能满足强度、刚度和稳定性的要求,井架结构设计合理、强度可靠。     

X80天然气管道环焊缝复合缺陷应力强度因子的工程化计算方法研究

针对X80管道环焊缝中同时存在的“错边+裂纹”复合缺陷进行工况受力分析，结合弹性有限元方法分别对“错边+内表面裂纹”和“错边+埋藏裂纹”含复合缺陷管道进行三维有限元分析，总结裂纹尺寸、轴向应力、管道壁厚、焊缝错边量及裂纹的位置对应力强度因子的影响规律。在此基础上，引入裂纹尺寸修正系数，提出应力强度因子工程计算公式。将有限元分析与理论推导值对比，其误差在3%以内；应力强度因子计算公式结果与有限元结果的误差小于5%，表明了其准确性。     

船舶耐碰撞结构设计有限元分析研究

为了提高船舶机械结构强度,从而提高船舶的耐碰撞能力,提出一种基于有限元分析的船舶耐碰撞结构设计方法。在CAD/CAM平台上进行船舶耐碰撞疲劳损伤结构分析,采用连续体模型分割方法进行船舶的机械结构强度分解,结合有限元分析方法进行船舶耐碰撞应力结构分析,以屈服强度和船舶荷载强度为测试约束指标参量,进行结构强度的力学分解,在有限元仿真软件中进行应力评估,实现船舶结构优化设计。测试结果表明,采用该方法进行船舶耐碰撞结构设计,对船舶的结构力学分析结构准确度较高,船舶的结构强度得到增强,耐碰撞性能提高。     

海洋修井机总体设计浅析

跟陆地修井机相比,海洋修井机的主要配置基本相同。海洋修井机除了工作在潮湿、高含盐这样一个特殊的环境下以外,还存在诸多不同,一些问题需要在总体设计中予以关注。针对海洋修井机在总体设计过程中应注意的一些要点进行分析,如修井机在平台上的总体布置原则、修井机与上部组块的主要接口、井架开门形式、修井机避让问题、BOP系统配置要求和FGAS系统设置等,为海洋平台修井机总体设计提供一些借鉴。     

基于ANSYS的岸边集装箱起重机有限元分析

为了分析岸边集装箱起重机主体钢结构的强度、刚度和使用寿命,采用ANSYS有限元分析软件对岸边集装箱起重机进行有限元分析。采用Shell单元和Beam单元相结合的方法对结构进行建模,并对有限元结果进行分析。有限元计算结果表明,模型应力最大处位于连接铰点几何形状突变处附近。在前大梁与拉杆的连接部位添加加强板,改进后结构强度满足使用要求。对结构进行疲劳分析,结果表明前大梁累积损伤值最大。     

偏心裂纹缺陷板的应力强度因子和极限拉伸强度分析

疲劳裂纹对船舶结构强度具有不可忽视的削弱作用,在过去的研究中,主要从断裂力学的角度对疲劳裂纹应力场进行分析,而对于静态裂纹板的极限强度的探讨相对较少.本文在有限元计算的基础上对具有偏心裂纹缺陷的矩形板的应力强度因子和极限拉伸强度进行了分析.对于偏心裂纹应力强度因子,在计算方法上有效地简化了文献[5]中提出的大单元有限元计算模型,并且用于分析裂纹偏心度对于应力强度因子的影响.对于偏心裂纹延性板,采用弹塑性有限元进行了大量的组合计算,分析了相对裂纹长度、材料屈强比和裂纹偏心度对板的拉伸极限强度的影响,并给出了方便计算的回归公式.该回归公式包含了多个参数对板的极限拉伸强度的影响,与实验结果吻合较好.     

6000t/h装船机结构静力分析及安全评估

为保证装船机作业安全,针对某6000t/h装船机,利用有限元分析软件ANSYS对装船机整机进行变形和应力状态分析。然后,采用动静态应变测试分析系统,对该装船机进行了现场应变测试。最后,将有限元计算结果与现场测试结果进行了对比分析。研究结果表明,有限元计算结果与现场测试结果较为吻合,同时说明该装船机的强度和刚度满足安全运行的要求,可为以后装船机的设计和现场测试提供参考依据。     

舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究

由于传统的舰船机械接头焊接方法得到的构件极限荷载数值较小,容易产生疲劳裂纹损伤,导致其使用寿命过短,提出舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究。分析焊接接头在不同条件下的受力情况,建立有限元模型,将输出结果设置为应力强度因子,并采用四点受压载荷设计,计算裂纹应力强度,分析应力强度因子数值在趋近于临界值时,对裂纹扩展的加速效应,完成舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究。设计对照实验,测试本文方法的应用效果,将其与另外2种传统方法比较,分别测试三者的极限荷载。实验结果表明,所提出的焊接方法最大极限载荷数值达到了1 964 kN,相比传统方法增加了1.8%,证实本文方法能够有效控制焊接接头疲劳裂纹损伤程度,增长其使用寿命。     

艉轴划伤和修复的强度评估

艉轴在装封、托运、开箱和安装过程中极易受到损伤.针对艉轴损伤现象,以某被划伤的艉轴为实际案例,在验证所用方法准确性的基础上,采用有限元方法对修复后轴段进行强度分析.结果 表明:艉轴划伤修复后,缺陷处的局部应力相对较小,可继续使用,且该轴在后续使用中尚未出现工程问题,可为艉轴轻微划伤后能否继续使用提供判断依据,具有较高的工程应用价值.     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命。因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点。基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程。在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律。     

调距桨叶根螺栓应力试验测试

通过调距桨静态加载试验,对叶根螺栓杆部进行贴片测试应力应变,并与理论计算、仿真分析结果进行对比验证,试验测试结果与相同工况下的仿真分析计算结果基本一致,趋势相同,验证了有限元仿真分析计算结果的准确性与合理性,为叶根螺栓的强度校核与优化设计提供了参考依据。     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命.因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点.基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程.在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律.     

自升式平台塔形井架结构强度分析

建立自升式塔型井架的有限元模型,阐述API规范中对井架结构分析的要求,给出井架受到的工况及载荷的计算方法,利用SACS软件对HJJ900-52塔形井架进行结构分析,得到井架结构件的UC值,结果满足规范要求.     

地质调查船月池结构局部强度评估及优化

采用直接计算法对地质调查船的月池结构强度进行评估。对调查船全船建立有限元模型,并对月池结构进行细化;考虑月池区域局部载荷最大的工况,利用频域内的三维势流理论和设计波法计算地质调查船在各工况下的波浪载荷,同时考虑各工况下月池结构处井架支脚的支反力,进而计算月池结构在不同工况下的应力响应。参考散货船结构强度直接计算分析指南对月池结构强度进行评估,对不满足许用应力标准的结构给出了优化方案并进行了进一步的校核。结果表明,三维势流理论和设计波法为带有月池结构的船舶波浪载荷的计算提供了有效的技术手段,采用直接计算法所得到的评估结果可为该类船舶的设计开发提供参考。     

含裂纹钢板复合材料修补强度和刚度数值分析

用ANSYS有限元分析软件对复合材料补片修复含边裂纹和中心裂纹钢板的强度和刚度进行了数值分析.引入相对刚度的概念,研究了钻有止裂孔裂纹的长度对损伤钢板相对刚度的影响,分析了损伤钢板刚度复合材料贴片修补效果;引入屈服载荷提高率的概念,分析了损伤钢板强度的修复效果.     

自升式修井平台悬臂梁及支承基座强度分析

对新研制的自升式修井平台悬臂梁及支承基座强度进行有限元计算仿真,得到整体应力分布规律,确定受力较大的部位,并进行现场应力测试实验。考虑到现场测试的不足,使用有限元计算仿真进行包括钻台、悬臂梁及支承基座自重的3种测试工况下整体结构的应力。结果表明,其结构最大应力值均小于钢材许用应力,满足设计要求;对较大应力处的艉部基座应力部位进行结构改进,使其应力降低,提高了整体结构的安全性。     

我国海洋钻修井机的应用

为了适应我国海上油气田日益活跃的开发需要,我国海洋钻修井机装备产业提高了海洋钻修井机的整体技术经济性能,报告了我国近年来装备的标准化、可搬迁式、小模块化海洋钻修井机和海洋模块钻机等的技术特点及其应用现状.     

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响。本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险。网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险。初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子。     

含Ⅰ型中心裂纹板修补结构的应力强度因子计算

本文以矩形补片双面修补含Ⅰ型中心裂纹板结构的应力强度因子为研究对象,研究过程中采用ANSYS软件计算和理论公式计算求解应力强度因子,对不同方法计算得到的应力强度因子进行对比,校核了有限元模型计算结果的可靠性,并对应力强度因子的计算方法进行了对比分析。