端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性分析

在端部随从力和黏弹性的共同作用下输流管道可能会表现出更加丰富的动力学特性,研究了端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性。管道黏弹性采用Kelvin模型,以Bernoulli-Euler梁模型为基础,建立了流动流体和端部随从力共同作用下管道的运动微分方程,采用Galerkin法对其进行离散。利用特征值分析了端部随从力、黏弹性系数与质量比对系统失稳临界流速的影响。通过计算得到了不同参数下复频率实部、虚部随流速的变化曲线,分析了各参数对管道振动特性与稳定性的影响。结果表明：端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的失稳方式为颤振失稳;端部随从力的大小和方向对系统失稳临界流速有较大影响,增大端部随从力,系统发生失稳的临界流速会减小;增大管道黏弹性系数,系统发生失稳的临界流速会略微增加;增大质量比,系统发生失稳的临界流速也随之增大。     

海底悬空管道弹性约束静态分析

由于海浪的冲刷,海底管道会出现悬空段,当悬空段较长时,管道在波浪及海流的作用下将会发生破坏。对海底悬空管道所受的环境载荷进行了计算,把海底土壤对管道的约束视为弹性约束,推导出了弹性约束时的系数矩阵,建立了相应的有限元分析模型,并开发了相应的计算机软件。该软件不仅可以计算立管与水平管连接处悬空管段的强度,还能计算静强度下的临界悬空长度。将弹性约束与刚性约束时的计算结果进行了对比,结果表明,当海底地层较硬时,弹性约束与固定端约束的计算值相差不大;当地层较软时,弹性约束时管道中的最大应力比固定端约束的要大,而临界悬空长度相差不多。     

各向同性均匀有限长管本征振动研究

研究各向同性均匀有限长管在不同端边界条件下的本征振动是利用本征函数展开法求解各向同性均匀有限长、半无限长及无限长管瞬态响应问题的基础.利用弹性动力学理论对两端为应力自由、刚性及刚性滑移边界条件任意组合的有限长管本征振动进行详细分析.分析结果表明,当管两端皆为刚性滑移边界条件时,可获得扭曲、纵向及弯曲振动的本征函数;当管两端皆为应力自由或刚性边界条件,或一端为应力自由而另一端为刚性边界条件,或一端为刚性滑移而另一端为刚性边界条件时,只能获得扭曲振动的本征函数,而无法获得纵向及弯曲振动的本征函数;当管一端为应力自由而另一端为刚性滑移边界条件时,只能获得平凡解.     

深水管道弃置回收非线性受力分析及其形态控制

采用弹性地基板理论和非线性梁理论分别建立弃置回收作业中深水管道触底段和悬跨段几何大变形管道模型。以悬链线理论对管道进行初始构形,将DnV规范与土样调查数据相结合处理触底段管道和海床地基的边界条件,得到垂向、侧向、轴向3个方向的土壤反力公式。以某深水气田管道为研究对象,采用有限元软件ABAQUS进行初选管道提升角的有限元分析,得到管道的应力分布。结果表明:提升角增大,管线提升端的轴向拉力减小、最大应力位置从提升点向触地点转移。当提升角处于合理范围时,管道应力水平较低,提升端轴向力相对于AR绞车能力比较合理。顺流时轴向拉力最大,AR绞车负载较大;逆流时管道轴向拉力最小。管线等效应力主要取决于弯曲应力。来流方向对管道触地点等效应力的影响非常大,应避免逆流环境作业。     

弹性支承管道在脉动内流下的稳定性分析

为研究工程实际中的管道动力特性,考虑了一端固定、一端弹性支承的管道在脉动内流下的稳定性问题.依据牛顿第二定律,建立了管道的横向振动方程,并对其进行无量钢化处理.在确定了边界条件以后,用多尺度法进行了稳定性分析.推导出了该种弹性支承边界的复模态函数并得到了可解性条件,利用该条件推导了组合共振的失稳区域的解析表达式.用数值方法验证了理论分析分析的正确性.结果表明,管道系统的固有频率随液体流速的平均值的增加而下降,液体脉动幅值的增加使失稳区域扩大.     

弹性支撑输电线自振频率分析

考虑弹性支撑边界条件的影响,通过理论分析、数值模拟和实验对比,研究输电线面内和面外振动自振频率,建立其弹性支撑动力学公式.结果发现:端部约束刚度对输电线自振频率有一定影响,当端部的弹性刚度很大时,二者分析结果相近,而当端部弹性刚度很小时,二者分析结果相差甚远;面内振动时刚度较大,传统计算理论与弹性支撑理论结果相近,面外振动时一定跨度条件下两种理论结果有差异;随着输电线跨度的减小,支撑的弹性影响增大.     

Ⅰ-Ⅲ型复合加载下铝合金疲劳裂纹扩展速率

通过有限元数值模拟和疲劳裂纹扩展试验,研究了铝合金材料在Ⅰ-Ⅲ复合型加载条件下的疲劳裂纹扩展规律,得到了在不同加载情况下裂纹的应力强度因子、裂纹前缘能量场和塑性区半径.在分析Ⅰ型拉力载荷对裂纹扩展的基础上,着重分析了Ⅲ型加载对Ⅰ型裂纹应力强度因子及裂纹前缘能量场的影响.结果表明:应力强度因子KⅠ随着Ⅲ型加载的增大而减小,而裂纹附近塑性区半径增大.进行Ⅲ型静态加载会使疲劳裂纹扩展速率减小,在一定范围内,Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展速率随着Ⅲ型加载的增加而减小;而在进行Ⅲ型循环加载会使疲劳裂纹扩展速率增大,在一定范围内,Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展速率随着Ⅲ型加载的增加而增大.     

深水高强厚壁海底管道抗压溃能力评估方法研究

深水海底管道一般采用高强钢厚壁管来克服其承受的静水压力,基于高压舱评估其抗压溃能力是一个重要的手段。由于试件两端采用加强板固定,改变了服役环境下管道的边界条件,因此需要分析刚性边界对其抗压溃能力的影响。采用数值模拟方法给出管道服役和试验环境下的抗压溃能力,通过两者的比值,定量给出刚性边界的影响。结合高压舱测试数据,形成了一套高强厚壁管道抗压溃能力的评估方法,可以评价管道的抗压溃能力。     

柱式弹性体的端面载荷分布和结构尺寸对端部效应的影响规律

端部效应是影响柱式弹性体桥路输出的重要因素之一。本文以长径比为1.0的柱式弹性体为研究对象并基于弹性力学理论研究其受载条件和尺寸效应对端部效应的影响规律。首先,根据端面受载条件和尺寸效应两种力学模型建立位移函数表示的平衡微分方程；其次,以受载条件的力学模型为例,引入两个位移函数对平衡方程进行解耦,推导出对应的力学模型解析解,并根据边界条件确定解析解的待定系数；最后,依据胡克定律和柱式弹性体桥路输出公式计算端面受载条件和尺寸效应对端部效应的影响。计算结果表明：弹性体非均匀载荷分布的一端,端部效应变化更剧烈；而均匀载荷分布的一端,随着弹性体长径比的增大,端部效应受到端面载荷分布的影响越小。此外,端部效应对小尺寸弹性体十分敏感,但当弹性体尺寸增大超过3.5倍时,通过增大尺寸来抑制端部效应的效果迅速消失。研究结果为柱式负荷传感器的设计提供理论指导依据。     

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.     

基于管道爆炸数值模拟的架空天然气管道并行间距研究

从天然气管道失效泄漏引发爆炸现象出发,通过理论分析建立架空管道泄露模型,应用Matlab计算出管道泄露总量中参与爆炸的体积,通过TNT当量法将体积值转化为管道爆炸模型的初始当量。利用Autodyn软件建立管道爆炸物理模型,计算不同并行间距下管道受并行管线爆炸冲击超压及变形量。依据管道椭圆应变准则评定不同并行间距下管道受冲击变形风险。结果表明:架空管线受并行天然气管线爆炸冲击产生的变形破坏为超压破坏和冲量破坏两种形式。架空管道大变形位置为正对爆炸源最近点和背对爆炸源最远点。架空天然气管道安全并行间距:一级和二级风险距离分别为0~2和2~5 m,三级风险距离为5 m以上。将数值模拟结果与理论计算结果对比,验证了该数值计算方法的可行性。     

浅谈城市地下管线探测方法

城市地下管线是城市的重要基础设施,其敷设的基础资料是城市规划、设计、施工和管理的重要依据,查清城市地下管线的现状具有非常重要的现实意义.结合无锡地铁二号线的实际探测工作,对城市地下管线探测方法进行了探讨和研究.     

长春市给水管道浅埋探析

城市给水管道可以浅埋,浅埋后一般会节约工程费用大约15%—20%。通过采用实测地温和设计冻深比较,并以融创上城小区给水工程为实例,对给水管道埋深进行了分析。给出长春市季节性冻土给水管道非保温浅埋的建议。     

某海底管道失效分析

通过对某海底管道进行理化检测、腐蚀产物分析、腐蚀形貌观察、服役环境分析及室内模拟实验,研究管道失效原因.结果表明:管道材质满足API spec 5L要求;内管存在由CaCO3、BaSO4和Fe(OH)3形成的结垢,垢层的存在使得管体的均匀腐蚀速率增大了约7倍,垢下腐蚀是导致管道腐蚀穿孔失效的主要原因.     

X70针状铁素体管线钢析出相

用透射电镜研究了X70针状铁素体管线钢中的析出相.一种是以TiN为主、尺寸较大(50nm～1μm)、外形规则、几乎呈立方体的Ti(Nb)NC复合析出相,其中Ti/Nb比值处于5～12之间.另一种是以NbC为主、尺寸十分细小(小于20nm)、形态为圆形或椭圆形的Nb(Ti)C复合析出相,Nb/Ti比值处于1～6.37之间,衍射分析结果表明其为多晶粒构成.分析表明,尺寸较大的方形析出相在1150℃的温度时已经存在,并且在热模拟过程中变化不大.细小圆形析出相绝大部分是在1100～900℃之间析出,而且与基体保持共格或半共格的关系.V的析出不明显,其作用相对较弱.高温热塑性曲线的测量结果显示,在没有变形情况下,1050℃时析出相开始析出,900～850℃之间析出量达到最大.     

倾斜管道水力坡度的研究

针对国内倾斜管道水力坡度的研究较少,在工程中,管道输送不可避免地要穿过地势起伏较大的地区的情况,研究了倾斜向下管路中的水力坡度损失.在前人的研究基础上,推导出了向下倾斜管道沉降性浆体的水力坡度计算公式.其次,还利用相关数据对推导出的公式进行了检验,比较了计算值与实测值的差异,结果两者误差很小.最后分析了推导出的公式存在的不足,提出了下一步要做的工作.     

基于SPIHT编码的管道泄漏检测数据压缩方法

针对油气管道泄漏检测数据的压缩问题,首次提出基于小波变换的多级树集合分裂编码(SPIHT)的泄漏检测数据压缩方法。该方法主要是利用原始信号在各尺度下小波变换系数的自相似性,优先传送绝对值较大的小波系数,再传送绝对值相对较小的作为非重要系数以得到更高的压缩倍数和更小的重构误差。应用该方法对实际泄漏检测数据进行压缩,实验结果表明:在不大于1%的均方根误差下,压缩前和压缩后数据的压缩倍数相差达到28,比用EZW算法和算术编码相结合的方法提高了12倍,更多地节省了泄漏检测数据的存储空间。     

桃山三井胶结充填管输系统试验研究

为了解决桃山三井工作面充填开采过程中出现的堵管以及管道的高磨损率等问题,运用流体力学和采煤学,结合该工作面的实际情况,采用自流+泵送的管道输送技术进行了工业试验,并利用ANSYS模拟分析了在工业既定速度2.0 m/s时不同料浆浓度、管径对全程管压的影响。模拟结果表明:在既定输送速度下,管压在合理的可控范围内且易于输送时的充填料浆浓度、管径取值范围分别为52%,140~180 mm时,此时的输送管压分别为134.561 kPa,130.053~138.759 kPa;利用模拟结果进行料浆输送的工业试验结果表明,堵管、管道磨损得到了解决,充填开采取得良好的效果,有效地控制了顶底板的变形,降低了顶板的下沉量,减少对环境的破坏,同时也表明该管输系统是一种"安全、经济、环保、可靠"的充填采煤系统,为该矿以及类似条件下的矿山充填开采提供了借鉴作用。     

流水线处理器中cache模块的设计

流水线结构能大幅提高指令执行速度,但是由于主存读取速度过慢,系统性能的提升仍然受到限制。现实现的Cache设计,是流水线与主存间的高速缓冲器,它能有效地解决访存的瓶颈问题,使流水线功能得到充分发挥。文章首先分析流水线的结构特点,确定Cache的结构功能,在此基础上提出一个组相联映射Cache的设计。分析Cache实现读写操作的具体控制过程,并给出LRU(least recently used)替换算法的实现。最后通过介绍猝发取指操作着重讨论了Cache与流水线间的配合机制。     

基于贝叶斯检测的在役管道腐蚀可靠性分析

针对在役油气管道腐蚀失效的现状,建立基于Pcorrc承载能力模型的管道可靠性计算方法,利用蒙特卡洛计算方法计算不同时期管道腐蚀可靠性.引入贝叶斯方法建立在役管道腐蚀检测可靠性分析模型,通过计算给出不同检测方法的检测周期,经计算管道在运行至20~40年内需要重点检测维护,在有效检测条件下,管道的再检测周期为10年左右.该方法对管道腐蚀检测方法与检测周期的选择具有重要意义.