深水钻机K型井架稳定性数值模拟研究

针对K型井架整体防护性较弱、在恶劣的海洋环境下可能发生失稳的问题,以南海某深水半潜式平台在作业工况下的运动响应为背景,对浮式平台配套的K型井架进行了稳定性研究。平台动边界对井架产生的动载荷等效为惯性力施加在井架上,同时考虑海洋风载、平台倾斜使井架受到的重力横向分量以及平台升沉引起的附加动载荷,利用有限元模型计算了井架的受力状态和整体稳定性;研究了各杆件在轴力和双向弯矩下的局部稳定性;将前大腿等效为弹性支撑梁,在轴向压力作用下进行了屈曲分析;对比了该井架用于陆地钻井的稳定性质。结果表明,海洋环境载荷使K型井架的稳定性有较大程度降低,但仍满足该工况的稳定性要求。     

井架总体稳定的实用计算

在实际工作中,井架的破坏往往都是因丧失稳定(简称失稳)而引起。井架的失稳一般可分为倾倒失稳和弹性失稳两种类型。前者是指整个井架作为一个刚体在外力(如风荷)作用下,不能维持其原来的位置而倾倒。而后者则是指整个井架或其中个别杆件作为一个弹性体,在外力作用下,原有稳定的平衡形式遭到破坏,或丧失承载能力。所以在弹性失稳中又包括总体失稳与局部失稳这两种不同的形态。 关于井架的倾倒失稳计算,一般可通过建立静力平衡条件的方法来求解。而井架的局部失稳计算,则可直接采用材料力学中的压杆稳定计算方法。至于井架的总体弹性失稳问题,目前还没有一种通用的计算方法。在两德是按一般钢结构设计规范计算, 而在苏联虽从     

运用微机对ZJ—15D钻机井架结构强度的分析

本文在最大吊重、最大风荷、水平起升和正常运转四种工况下,确定了ZJ—15D钻机井架的计算模型,并对载荷的简化和有关处理进行了探讨。利用大型塔桅结构强度分析的微机程序,对ZJ—15D钻机井架进行了强度计算,得出了各工况下井架各单元的内力和各节点的位移,并且分别用有限元法和经典的弹性稳定理论,校核了井架前大腿的稳定性。     

油井套管水力挤压破坏性质

分析了套管挤压理论的发展概况,认为已有计算理论不太完善。国内外生产中实用的抗挤计算方法不符合实际情况。从工程力学角度分析了强度与稳定两种不同的性质,给出了不同的解题原则,并将其应用于分析套管受挤破坏性质。结果表明,理想圆管的受挤破坏可能是弹性结构失稳,也可能是弹塑性结构失稳;而椭圆管的受挤玻坏则常常是弹塑性结构失稳。     

弦撑式索拱结构平面内稳定性研究

在全跨荷载作用下,对弦撑式索拱结构进行线性稳定分析,得到前三阶失稳模态。在此基础上对其进行弹塑性稳定分析,对比弦撑式索拱结构与纯拱结构的弹塑性屈曲路径、变形过程、失稳模式、失稳时的应力与变形、初始缺陷敏感性。研究表明弦撑式索拱结构各项性能均明显优于纯拱结构。     

钢管混凝土拱桥弹塑性极限承载力分析的截面内力塑性系数法

结合钢管混凝土的本构关系模型,基于修正的拉格朗日列式单元增量平衡方程,采用单元节点截面内力塑性系数法建立了钢管混凝土空间拱单元弹塑性刚度矩阵,按当前刚度参数法对材料非线性与几何非线性进行分析,研究了钢管混凝土拱桥空间弹塑性稳定极限承载力非线性分析方法;采用初始内力法考虑阶段间体系转换及弹性内力的传递,计算分析了益阳资江三桥主孔钢管拱桥施工阶段及成桥使用阶段空间弹塑性稳定极限承载力,探讨了仅考虑几何非线性稳定安全系数与弹塑性稳定安全系数之间的区别.研究结果表明:几组钢管混凝土轴心受压构件和偏心受压构件弹塑性稳定极限承载力与试验结果较接近,验证了本文方法与程序正确、可靠;对于钢管混凝土拱桥,弹塑性稳定极限承载力比仅考虑几何非线性的弹性失稳临界力要小,必须考虑弹塑性对稳定安全系数的影响.     

横撑对钢管混凝土桁肋提篮拱桥横向弹性稳定的影响

目的研究横撑的各种情况对钢管混凝土桁肋提篮拱桥横向弹性稳定的影响,得出横撑的合理布置间距及构造措施.方法利用有限元软件ANSYS建立模型并进行横撑对其拱肋的横向稳定分析,得到横撑布置间距、横撑型式和横撑刚度等参数对拱肋的横向弹性稳定的作用,判断出横撑影响拱桥横向稳定的主要因素.结果随着横撑布置间距的减小,桥梁的横向稳定性得到提高,然后趋于平缓;"X"型和"米"字型横撑有较高的横向稳定性;横撑刚度的变化对其横向稳定影响不大.结论选择合适实际情况的横撑间距可增加横向稳定性且简化施工程序;根据实际情况选用"X"型和"米"字型横撑都能得到较高的横向稳定性;适当选择横撑刚度既保证不发生局部失稳即可,又可以减轻自重.     

基于扰动响应判据的洞室岩爆分析

详细描述岩爆形成过程，总结其特点并对岩爆的影响因素作了系统分析，认为：岩石在具备大量弹性应变能又处在峰值强度以后，处于非稳定的平衡状态，此时再对其施加干扰性因素，则会失稳，在此基础上进一步将稳定性理论应用于岩爆判据分析，工程实例计算表明，该方法能较好地解释许多岩爆现象。     

混凝土人字形折板式网壳结构的弹性稳定分析

弹性稳定是结构非线性分析时考虑缺陷影响的基础。对混凝土人字形折板式网壳结构基于对称性作简化分析,导得结构弹性失稳临界荷载计算的超越方程并给出临界荷载-肋梁刚度比曲线。采用有限元方法计算结构的失稳荷载,给出了低阶失稳模态;并考虑边梁、脊线和肋刚度及矢跨比的影响计算弹性失稳临界荷载,上述刚度改变通过调整构件截面高度实现。结果表明:结构的低阶弹性失稳模态关于脊线对称,其中一阶模态为半波反对称变形;矢跨比是影响弹性失稳临界荷载的重要因素,建议矢跨比不低于1/6;增大边梁的截面高度并不能有效提高其抗扭刚度,因此不能显著影响弹性失稳临界荷载;脊线刚度对弹性失稳临界荷载的影响较小;肋刚度的增加可以大幅度提高结构弹性失稳临界荷载。     

波形钢腹板支架拱结构的局部稳定性能

针对一种新型煤矿巷道波形钢腹板支架拱结构,首先设计了六榀半圆拱形支架的局部稳定性能试验,研究不同翼缘宽厚比、腹板高厚比对波形钢腹板工形截面拱结构的局部稳定性能的影响;然后采用有限元软件ANSYS计算分析试验支架的局部屈曲性能,并与试验结果进行对比;最后进行了支架拱结构弹塑性局部屈曲分析.结果表明:翼缘宽厚比减小,构件的局部稳定承载力提高显著,当翼缘局部失稳后会导致构件整体变形加大,继而导致构件的整体失稳;腹板高厚比增大,其局部稳定承载力也随之增大,当腹板局部失稳时,会带动翼缘发生局部失稳,从而导致变形过大,加快构件的整体失稳;支架试验结果与有限元结果吻合良好,验证了有限元模型的正确性;适当增大腹板高度及厚度、翼缘宽度或厚度时均可提高腹板的局部稳定承载力,随着圆心角的增大(矢跨比增大),构件的翼缘局部稳定承载力逐渐减小,圆心角对腹板局部稳定承载力影响较小.     

海洋浮式平台钻机井架动态响应的试验研究

深水浮式平台钻机井架在海洋环境载荷和平台运动条件下会受到较大的动态载荷。为评价浮式平台运动对井架动力响应的影响,以某海洋浮式平台及其配套的塔型井架为依据,按照相似原理设计了井架模型及其平台的6自由度运动条件,利用大型地震模拟试验台阵系统实施了动态井架试验。对振动台沿6个自由度方向单独激励以及模拟作业工况、生存工况和设计生存工况的6自由度耦合激励条件下井架各测点的加速度和动态应变进行测试。发现井架对于纵摇和垂荡激励最敏感,而对艏摇激励不敏感;钩载的变化对井架动态响应的影响不大;基于平台在风浪流沿不同方向入射的运动响应,发现在迎风迎浪迎流条件下井架的动态响应幅值最大,受力状况最恶劣。     

连续梁式吊具的吊点设计

在吊运细长金属杆件时，须用专门设计的连续梁式吊运装置，以减小其挠度．吊具和吊运对象构成了两根超静定连续梁，每一梁的挠度变化均将影响另一梁的载荷和挠度．本文介绍了连续梁式吊具的吊点设计方法，包括吊点的数量确定和位置优化，使得细长柔性杆件吊运作业时能达到较为苛刻的设计要求．用迭代法求解两根超静定连续梁之间的变形和作用力，以吊运对象全长上的最大挠度差为目标函数，可对吊点位置进行优化，使得吊运对象最大挠度差值被控制在允差范围之内     

JJ16041-K型石油井架结构的动力响应分析

针对石油井架结构长期服役在野外恶劣环境下,局部或整体损伤等缺陷常成为安全生产中的事故隐患。通过白噪声模拟随机环境激励,利用ANSYS有限元建模,对石油井架系统进行动力响应分析。研究结果表明:井架结构的振动模态为空间振动,同时各节点在白噪声激励下的动力响应规律基本一致,动力响应数据的获得可为损伤诊断研究提供输入数据,对提高井架承载能力检测与安全评估水平,具有重要的理论意义和实用价值。     

空心方钢管混凝土轴压力学性能的试验

通过对15个方钢管圆孔混凝土轴压短柱的试验研究,考察轴压短柱的承载力特性和破坏模式;基于外侧方钢管的横向变形的发展规律,探讨外围钢管对核心混凝土的套箍作用.试验表明,方钢管圆孔混凝土短柱的核心混凝土达到一定厚度时,圆孔混凝土在径向能形成较好的拱效应,可以有效地防止外壁钢管局部失稳破坏,使构件横向变形得到充分发展,提高轴向承载力.     

应用声光耦合理论对声光效应的研究

应用声光耦合理论，研究了布拉格衍射时的声光相互作用规律及声光的偏转、调制．通过实验测量，绘制了声光偏转和调制曲线，并结合理论对实验结果作了分析讨论．结果表明，应用声光耦合理论所得声光偏转和调制规律与实际情况基本吻合，但由于实际应用的条件限制，因此最大声光衍射效率不可能达到100％．     

600 t摆杆式起吊船扒杆结构有限元分析

针对大型起吊船受力特点,考虑了风载、横纵倾和惯性载荷等多种恶劣载荷工况,对吊船扒杆进行了结构分析,结构分析结果表明结构满足强度与稳定性要求。     

宝斯通客车底盘悬架设计

文章以宝斯通客车底盘为例,对双横臂独立悬架刚度、横向稳定杆的刚度和前、后悬架的刚度阻尼匹配进行了计算;对影响操纵稳定性、制动性的参数,如侧倾中心、纵倾中心进行了分析     

界面强度对纤维增强复合材料宏观韧性的影响

 研究不同的界面强度对纤维增强复合材料宏观韧性的影响。考虑材料的细观非均匀分布,采用数值试验的方法模拟了带缺口的纤维增强复合材料试件在单轴拉伸情况下的损伤破裂过程。结果表明,在满足界面应力传递所需强度的前提下,界面强度对复合材料宏观韧性影响很大,复合材料的宏观韧性随界面强度的提高而降低。且在较弱界面纤维增强复合材料破坏时,可以观察到界面脱粘、裂纹偏折、纤维桥联和拔出等现象。     

强震作用下双层球面网壳结构非线性动力响应分析

针对大跨网壳结构的动力特性,提出了在强烈地震作用下双层球面网壳结构的非线性分析和结构动力稳定性判别方法.单元模型中考虑几何非线性和材料非线性的双重影响.分析时,以静力荷载作用下的受力状态作为时程分析的初始状态,采用B-R判断准则确定其临界荷载,通过加速度峰值-结构最大位移曲线来判别结构的动力稳定性,据此找出其动力失稳临界点及破坏规律.通过算例验证了本文方法的有效性.分析结果表明,双层球面网壳结构考虑双重非线性是必要的;一致缺陷模态对结构承载力的影响比振型模态缺陷的影响大.