埋深对盾构引起承插式管廊变形的影响研究

预制承插式管廊在提高施工效率的同时,能降低土体不均匀沉降对管廊本身的危害程度。但当盾构下穿此类管廊时,管廊的承载能力及接头处的变形量能否满足要求仍需探究。采用ABAQUS有限元软件,基于盾构下穿既有城市综合管廊工程,对管廊的承插式接头进行精细化建模,并考虑管隧埋深的变化对管廊、地层及地表变形变位的影响。研究发现距离盾构上方0.5倍洞径范围内的土层及管廊,在盾构通过后,其竖向位移曲线不仅有沉降,两侧还会发生隆起;随着管隧埋深的增加,土层与管廊的竖向沉降峰值都有所增加,但因与盾构距离不变,位移曲线的沉降槽宽度几乎保持不变。     

海上超长大直径永久钢护筒合理壁厚计算

研究目的:澳氹四桥主桥桩基永久钢护筒作为桩基成孔辅助措施,直径2.8 m,长度近100 m,不计入参与受力,钢护筒沉放采用搓管机或全套管全回转钻机施工。对于永久钢护筒,在后期不拔出的情况下,钢护筒合理壁厚至关重要,与施工安全和经济成本息息相关。为避免钢护筒壁厚过足造成经济浪费,壁厚不足导致在沉放过程中发生较大变形,通过建立考虑接触摩擦的钢护筒-周围水土三维模型进行钢护筒受压受扭沉放施工过程的力学仿真分析。研究结论:(1)全回转全套管钻机或搓管机适用于海上超长大直径钢护筒的沉放,根据钢护筒回转和下压运动,给出了所受八项荷载的计算方式;(2)通过对不同桩位不同长度的桩基永久钢护筒管壁的环向应力和轴向应力、屈曲稳定进行研究,依据招标文件要求,钢护筒应按照永久结构设计,给出了静力计算和局部屈曲计算安全系数,确定了钢护筒的合理壁厚;(3)本文研究结论可为海上超长大直径利用全套管全回转或搓管机的钻孔桩成孔工艺中跟进永久钢护筒的稳定安全分析和合理壁厚提供参考。     

螺旋列板绕流流场CFD分析

隔水管是海洋钻井作业的关键设备,其安全性至关重要.涡激振动是隔水管失效的重要因素.水深小于500m时,优化隔水管系统可以避免使用涡激抑制装置,超过1000m,必须采用涡激抑制装置.螺旋列板是现场常用的涡激抑制装置.基于流体动力学方法,利用FLUENT软件求解螺旋列板三维绕流流场的控制方程,同时计算了钝体隔水管三维绕流流场,流场参数(升力系数、曳力系数、涡量等)特征进行对比分析,显示出螺旋列板在涡激抑制方面的优势.计算结果表明,虽然螺旋列板能够减小横向升力,但同时会导致流向曳力明显增加.     

舰船开孔流动噪声控制措施研究

基于计算流体软件,采用大涡模拟方法计算了给定来流速度条件下表面开孔的非定常流场,分析了流场的非定常流频谱特性,采用边界元方法模拟了噪声源特征,对各种流动噪声控制措施进行了对比分析.计算结果表明,开孔形式的改变会直接影响流噪声的水平,设计结果可以为舰船流水孔的降噪设计提供参考.     

抬浮力打捞工程船艉轴轴承热力学有限元仿真

以12 000 t抬浮力打捞工程船为例,采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件中的热力学模块对艉轴轴承的散热情况进行研究。介绍轴系布置和艉轴管空舱,分析油膜建立情况下的艉轴轴承热平衡和工作压力分布,进行轴系与艉轴管空舱的热力学有限元仿真。仿真结果满足艉轴轴承的相关要求,并在实船试航中得到验证,表明可取消常规的艉轴管冷却水舱。     

振荡流下悬链线式立管涡激振动特性研究

本文应用改进的尾流振子模型对振荡流下悬链线式立管的涡激振动特性进行了研究。首先基于向量式有限元建立了悬链线式立管振动控制方程,利用独立性原理和改进的尾流振子模型模拟时变的涡激升力,然后采用中央差分法求解立管的涡激振动响应。利用相应的试验结果验证了本文模型的有效性。最后,对振荡流下悬链线式立管涡激振动响应特性进行了分析。研究结果表明：振荡流下悬链线式立管响应幅值出现“振幅调制”现象,大KC(Keulegan-Carpenter)数下,进一步出现典型的“间歇涡激振动”现象;KC数对质点振动相图形状以及流固能量传递有显著影响;振荡流下立管响应峰值随流速呈“多峰”现象,KC=20时多峰现象更为明显;在小KC数范围内,较小的KC数会激励立管产生较大的涡激振动位移。     

窄幅边主梁斜拉桥涡振性能及气动控制措施研究

为研究窄幅边主梁断面的涡振性能及其气动控制措施,以某窄幅边主梁斜拉桥为工程背景,开展1︰20节段模型的测振及气动控制措施优化风洞试验,研究不同角度风嘴对称及非对称布置形式、梁底稳定板数量、风嘴水平分流板等气动措施对主梁涡振性能的影响。研究结果表明：窄幅边主梁涡振性能较差,在0°,±3°风攻角下均发生了显著的竖弯涡振,但未发生扭转涡振,最大响应振幅出现在+3°攻角,峰值位移132.2 mm,超出规范允许值152%。安装非对称风嘴对主梁涡振抑制效果更明显,设置风嘴能使主梁断面接近流线型,从而改善其气动性能。风嘴角度越小,抑振效果越好,但风嘴对主梁涡振性能提高有限。梁底稳定板对边主梁涡振的抑制效果明显,涡振风速区间不变,竖向涡振振幅得到明显抑制。随着稳定板的数目增加,主梁涡振稳定性提高越明显,但对主梁在不同风攻角下涡振性能的改善存在较大差异,+3°攻角下涡振响应降低为原断面响应的50%,但仍超规范限值。0°攻角下主梁的涡振得到完全抑制。在边主梁梁底两侧1/4处设置稳定板并在风嘴处设置分流板能有效抑制主梁发生涡激共振。     

多芯管套料工艺改进

为解决船用多芯管套料存在的材料利用率低、现场剩余材料浪费突出的问题,对多芯管的建模流程、采购流程和套料流程进行管控,形成新的更加合理有效的多芯管套料工艺,采用新工艺可达到最大限度提升多芯管套料合理性,提高材料利用率,减轻设计人员工作负荷,降低采购成本的目的.     

复合材料修复含裂纹圆管的轴压承载特性研究

为分析含有穿透性裂纹铝合金圆管在碳纤维增强复合材料修复后的承载性能,首先对裂纹圆管以及碳纤维修复裂纹圆管在轴压载荷下进行试验研究,探究裂纹的长度、方向以及碳纤维布加固层数和宽度对试件修复效果及失效模式的影响。最后建立碳纤维布修复裂纹圆管的仿真模型,分析试件受载过程中的应力分布和变形特征。结果显示：复合材料层在试件轴压过程中能起到明显的承载作用,有效抑制裂纹扩展,提高试件极限承载力;胶层破坏是主要的失效形式,粘结强度比复合材料强度更加重要;修复效果受裂纹长度的影响较大,而不同方向裂纹圆管修复效果比较接近;随着加固层数和宽度的增加,试件的承载力峰值随之增加,并逐渐趋于稳定值。     

转管航炮闭锁机构有限元分析

针对某转管航炮射击时闭锁机构的受力情况和闭锁机构的结构特点,建立炮尾与炮闩闭锁装配体的有限元模型,进行非线性接触状态有限元分析。基于八面体剪应力强度理论的单参数屈服准则,分析炮尾-炮闩闭锁齿部位的应力分布情况。结果表明,炮尾和炮闩危险截面处应力小于材料的动态屈服极限,结构有一定的安全余量,炮尾和炮闩可以安全工作。同时分析炮闩闭锁齿接触面处的挤压应力,并将其与某转管舰炮闭锁齿相同部位处的挤压应力进行对比。结果表明二者在接触面积相差不大的情况下,接触面挤压应力明显降低,说明此闭锁机构的结构设计较为合理,应力分布情况良好。本文研究成果对类似转管火炮闭锁机构的结构设计具有一定借鉴意义。