海底管道整体式止屈器的止屈性能研究

整体式止屈器是一种对海底管道屈曲传播破坏起到阻止作用的保护装置.应用Abaqus有限元软件建立管道和整体式止屈器模型,采用一种特殊的流体质量加载法来模拟管道屈曲传播以及止屈器的穿越过程,并计算得到了止屈效率.通过有限元模型研究了止屈器长度和厚度对止屈效率的影响,研究表明增加止屈器的长度或厚度都可以提高止屈效率.采用基于贝叶斯正则化的神经网络对止屈效率的计算结果进行拟合,并应用该神经网络对6组随机尺寸止屈器的效率进行预测,最终预测结果与实际计算结果相吻合,证明了此网络模型在止屈效率拟合及预测方面的适用性.     

海底管道屈曲传播中管壁与扣入式止屈器非线性接触问题研究

运用二维环模型模拟管道,采用非线性离散弹簧模型模拟了管道外壁与扣入式止屈器内壁之间的接触.建立了其结构的弹塑性本构关系,构建了海底管道二维屈曲接触力学模型,研究分析了海底管道在屈曲和管壁接触过程中的承载力、结构变形以及截面应力分布等的变化规律.为了验证该理论分析方法的准确性,将理论分析结果与ABAQUS软件的模拟结果进行了对比,结果吻合良好;最后,将理论计算得到的屈曲压溃压力和屈曲传播压力分别与ABAQUS软件模拟结果及全比例管道屈曲试验进行了对比,证明了该理论方法的可靠性.该理论研究为进一步研究管道的屈曲传播力学机制和止屈技术奠定了基础.     

含腐蚀及椭圆度缺陷管道的动态屈曲传播研究

通过建立有限元模型对海底管道的真实工况进行数值模拟,计算准静态条件下的管道压溃压力以及屈曲传播压力,并与管道全尺寸试验结果以及DNV-OS-F101规范中的计算结果进行对比,验证模型的准确性;在有限元模型中利用数据传递的方法将准静态条件下管道局部压溃的受力状态传递到动态模型中,并对管道在动态条件下的变形特点进行探究;研究管道腐蚀深度、初始椭圆度以及加载的传播压力对屈曲剖面长度、屈曲传播速度和反向椭圆度等管道动态屈曲传播特征值的影响。研究结果表明:在加载压力较小时,管道屈曲剖面长度随压力增大而减小;管道屈曲传播速度随着压力和初始缺陷的增大而加快;管道反向椭圆度的出现会阻碍屈曲沿管道轴线的传播,管道反向椭圆度随压力增大而增大。     

双层海底管道隆起屈曲参数分析

海底管道在铺设安装过程中可能因为操作不当,使得管道在海底时存在局部的初始隆起.管道初始局部缺陷是诱发海底管道产生屈曲的潜在因素.管道轴向压力是导致海底管道发生屈曲的主要原因.当海底管道在高温载荷下工作时,管道将会由于温度变化引起轴向力的增大而发生隆起屈曲.对于双层管道来说,内管与外管之间的相互作用是非常复杂的,双层管的复杂结构导致其整体屈曲理论分析十分困难,因此提出了一种有限元模型,该模型利用管中管技术分析具有初始缺陷管道的隆起屈曲问题.基于该模型开展了参数分析,得到了管道初始不直度和环隙对海底高温管道发生隆起屈曲的影响趋势.同时这些计算结果对我国实际工程项目中的双层管隆起屈曲分析具有一定的参考价值.     

梁侧锚固钢板加固法中钢板受压屈曲的数值模拟

为了研究梁侧锚固钢板加固法中钢板的屈曲现象,参考钢板局部屈曲试验,从梁侧钢板中截取某一局段作为分析模型,探讨不同钢板厚度和不同加劲肋尺寸对钢板屈曲承载力的影响.采用ABAQUS有限元分析软件,建立偏心受压钢板模型,引入几何初始缺陷,施加竖向位移荷载,对其进行非线性屈曲分析.数值模拟结果表明,随着钢板厚度和加劲肋尺寸的增大,受压钢板的屈曲承载力得到提高,而且延性得以改善.最后,对梁侧钢板的配置提出了相关建议.     

基于有限元的混凝土泵管爆破压力研究

目的 研究泵管截面偏心变形和磨损缺陷对混凝土泵管爆破压力的影响,避免泵管在尚未到达使用寿命前发生爆管事故.方法 采用三维非线性有限元分析计算了混凝土泵管截面的偏心程度与磨损缺陷几何尺寸对混凝土泵管爆破压力的影响,并将模拟结果与经验公式计算结果及管道爆破试验数据进行对比分析.结果 泵管的截面偏心度、磨损深度对爆破压力影响...     

基于有限元的弹塑性裂纹数值分析

在线弹性断裂力学和D-M模型的基础上,推导出了受单向拉伸含中心穿透裂纹的理想弹塑性材料J积分的解析式;通过ANSYS对弹塑性J积分进行数值计算,与推导出的解析解比较,表明了用有限元方法计算弹塑性J积分具有相当高的精度;分析了J积分与裂纹初始长度及外荷载的关系;对理想弹塑性材料塑性区大小进行了探讨,结果表明,塑性区尺寸随外荷载增大而增大,并且外荷载接近屈服应力时,裂纹塑性区尺寸趋近于无穷大,进入全面屈服.     

复杂载荷条件下有缺陷海底管道非线性屈曲分析

针对有初始缺陷海底管道在弯曲、轴力和外部静水压力联合作用下的复杂载荷屈曲压溃问题,建立管道的屈曲压溃理论模型,研究中考虑管道变形的几何非线性和材料非线性,运用结构弹塑性本构关系,基于虚功原理建立管道屈曲压溃方程;运用MATLAB编程进行数值计算,分别研究分析弯曲、轴力和外部静水压力单独作用,以及3种载荷联合作用的管道压溃压力。研究结果表明:复杂载荷条件下的有缺陷管道,尤其是当轴力和曲率比较大时,各因素对管道屈曲压溃压力影响的非线性特征逐渐明显;多种载荷的联合作用与单一载荷对屈曲压溃压力的影响是不一致的。研究结果可为实际工程中海底管道临界屈曲载荷的确定、危险位置的辨识、设计中的结构参数优化以及施工中的屈曲控制提供理论依据,从而保障海洋油气输送安全。     

含不同心或错边焊缝缺陷压力管道承载能力分析

压力管道往往不可避免地存在焊接缺陷，这些缺陷的存在会降低管道的强度，对管道的安全运行产生隐患。本文应用有限元分析方法并参考压力分析设计标准研究输油压力管道环焊缝存在不同心或错边缺陷情况下管道的承载能力，对于给定尺寸和材料的管道，拟合出其所能承受载荷与不同心或错边量大小之间的函数关系。     

基于等效缺陷尺寸在役焊接安全性评价研究

采用有限元模拟软件SYSWELD对X70管线钢在役焊接瞬时温度场进行模拟,综合考虑焊接熔池尺寸及高温区金属强度损失,运用强度路径积分法对焊接熔池进行等效。将等效熔池看作是体积型缺陷,基于等效缺陷尺寸对在役焊接安全工作压力进行计算,进而对输气管道在役焊接安全性进行评价。结果表明:随着壁厚增大,安全工作压力增大,安全性增强;管径增大,安全工作压力减小,安全性降低,等效缺陷长度修正因子可削弱这种影响;气体介质条件下安全工作压力与饱和水介质相比较小,同时气体压力、流速对安全工作压力影响较小,在一定壁厚下用常规空气冷却条件下的等效缺陷尺寸进行安全性评价是保守的。     

复合推进剂预制裂纹扩展试验研究

采用快速升压法模拟研究固体复合推进剂预制裂纹在火箭发动机点火过程中裂纹扩展情况。建立了快速升压试验装置,开展了密闭升压、有喷管升压条件下固体推进剂裂纹扩展实验,研究了锲型块对裂纹扩展程度的影响。实验结果表明:密闭升压实验中,随着压强的增大,裂纹扩展越剧烈,裂纹深度逐渐加深,宽度加大;增加楔形块,自由体积变小,固体推进剂裂纹扩展程度降低。有喷管升压实验中,随着压强的增大,裂纹扩展加大,但与密闭升压实验相比,裂纹扩展程度变弱。实验表明裂纹扩展随着升压速率的变化而变化,升压速率越大,裂纹扩展现象越明显。     

水压作用下三维裂隙组扩展过程试验研究

坝基和边坡等受压岩体裂隙中往往有水压力的存在,真实岩体中不能直接观察内部裂隙的扩展过程。自行研制了一种在低温下具有良好脆性的透明类岩石材料,内部预制张开型裂隙组,通过导管与外部高压注水设备相连进行单轴压缩试验。详细阐述了单裂隙和平行双裂隙组试件在渗透水压和单向压缩条件下内部裂纹的起裂、扩展、贯通机制;研究了裂隙组倾角及间距对平行双裂隙组试件起裂应力和峰值强度的影响。试验表明:水压作用下裂纹的扩展贯通模式和无水情况下明显不同,水压的存在对花瓣型裂纹和反翼裂纹有抑制作用,对包裹式翼裂纹有促进作用;平行双裂隙组试件的起裂应力和峰值强度随裂隙倾角增大呈现先减小后增大的趋势,并且在45°左右时强度最低;裂隙间距增加,起裂应力和峰值强度增大并逐渐趋于单裂隙强度水平。试验成果对研究岩体中水压作用下受压裂隙组起裂、贯通机制具有重要的参考价值。     

冲击荷载下平行双裂隙演化的颗粒流分析

为了研究冲击荷载下平行双裂隙对岩石破坏的影响,采用二维颗粒流程序对分离式霍普金森杆一维冲击试验进行模拟。对预制平行双裂隙倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°和完整的花岗岩试样进行冲击加载模拟,全面研究了平行双裂隙试件裂纹的萌生、扩展、贯穿的过程。结果表明：在冲击荷载的作用下,平行双裂隙明显降低了岩石强度。裂隙存在时,裂隙倾角与加载方向一致时,试样峰值强度和起裂强度均达到最大,呈劈裂拉伸破坏模式,在倾角为45°左右达到最小值,呈拉剪复合破坏模式。预先存在缺陷的倾角对裂纹萌生和扩展模式有很大影响。对应力场分析,平行双裂隙对应力波的传播产生阻碍,在岩桥区域变化最为明显。     

重叠网络上疾病与信息传播的相互影响

研究了信息和疾病在重叠网络上的传播过程.疾病可通过物理接触网络传播,信息可以通过物理接触与虚拟接触传播.利用马尔可夫链方法,建立了重叠网络上疾病与信息传播的模型,并计算出了其传播阈值.通过数值模拟可知,信息的传播抑制了疾病的传播,并有效降低了疾病传播的最终规模,但对疾病传播阈值的影响不是很大;此外,疾病的传播有效地促进了信息的传播.     

基于有限元神经元网络反分析侧压力系数的矿井有限元模拟分析

对岩土工程中岩土材料参数的不确定性进行了分析,从岩石力学系统的角度对工程中材料参数取值的不合理性进行了概述,提出从系统的角度对岩土的综合材料参数进行反分析,从而得到对实际工程具有应用价值的"综合参数".在利用神经网络的反分析矿井的侧压力系数的基础上后,利用大型有限元软件ADINA对矿井的受力和变形进行了分析,得出了对实际工程由一定价值的结论.     

一种新型化学锚栓的拉拔试验研究

介绍了一种新型化学锚栓,该化学锚栓的锚固剂由无机化学材料组成,具有优越的耐高温性能。通过在C30混凝土中进行M12新型化学锚栓的拉拔试验,对不同锚固长度下的破坏形态进行分析,得出M12新型化学锚栓在C30混凝土中的有效锚固长度,进一步得出M12新型化学锚栓的设计承载力,为新型化学锚栓的工程应用设计提供依据。     

多压凝汽器供热的研究

针对我国300MW纯凝汽式机组,提出了采用可调式多背压凝汽器低真空运行供热的改造方案．将凝汽器由单压改为多压,并列运行的循环水改为串联运行,使其能够适应在非采暖期、采暖初期和高峰期的不同要求．并对凝改造后的汽轮发电机组多发出的电量,采暖初期和高峰期汽轮发电机组运行综合效益和节能效果进行了研究,对多压凝汽器的循环水供热的工程应用进行了综合技术经济分析．分析结果表明,其节能效果和经济效益显著．     

The adaptive long-distance HF broadcasting system based on backscatter technique

We put forth a project, that is: using the backscatter technique to realize adaptive long-distance HF broadcasting system in order to improve the quality of HF broadcasting. Then, we analyze errors of the system due to the deviation of the ionospheric parameters' prediction. From the analysis, we draw the conclusion that our project is feasible. In addition, we point out that we can use frequency-spreading and information-coding technique to acquire more clear ionograms. We also offer a judgment on how to choose the control propagation mode on condition of multihop and the existence of more than one propagation mode on the signals' path. Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 6927008) Guang Rongsheng: born 1938, Professor     

帽型钢板桩挡墙土压力分布离心模型试验

采用离心模型试验模拟了帽型钢板桩挡墙支护的基坑开挖过程,研究了钢板桩挡墙两侧土压力分布的变化规律,并与等效截面刚度的平板挡墙支护开挖试验进行了对比,分析了钢板桩挡墙迎土面的起伏几何形状对土压力分布的影响.试验结果表明,钢板桩挡墙的截面形状影响其后土压力分布,相同高程处钢板桩挡墙凹凸部分的土压力不相等,大小关系与其位移模式有关.当墙体远离土体运动时,迎土面凹处土压力大于凸处,当墙体靠近土体运动时,凹处土压力则小于凸处.随着基坑开挖深度的增加,墙体变形模式产生变化,导致钢板桩挡墙两侧土压力的时空分布在不同埋深处也有所区别.