海洋工程钢管脐带缆截面强度可靠性分析

脐带缆是深海油气开发的关键设备之一,是整个水下生产系统的"神经线".因此需要对脐带缆进行合理设计和精确分析,确保力学性能满足安全要求.钢管脐带缆在位运行过程中线型顶端截面将承受最危险工况.目前脐带缆的设计仍是基于安全系数的设计方法,未考虑随机因素的影响.但由于脐带缆是重要的海洋工程装备以及其应用海洋环境的特殊性,随机性因素是不可忽略的.本文首先阐述了脐带缆构件中的不确定性因素,进而对危险工况下关键构件钢管进行了强度失效分析.基于上述分析,建立了该工况下脐带缆强度失效的极限状态函数,考虑钢管构件结构尺寸与材料属性的随机性,应用改进的一次二阶矩法和蒙特卡洛法求解脐带缆结构的可靠度.通过可靠性分析结果可知,结构的随机性对脐带缆的强度校核及安全性有着重要的影响,需要在后续设计中对脐带缆结构及材料的可靠性分析与优化给予充分的重视.     

基于海试的水下采油树力学特征影响因素敏感性分析

为了探究吊装、入水、深水下放及海底坐落4种典型工况下采油树下放系统力学特性及影响因素的敏感性,基于自主改进的水下采油树下放系统力学模型,结合有限元数值模拟,开展典型工况下采油树下放过程的参数敏感性分析,以此确定各阶段采油树下放系统的力学行为特征。分析结果表明,不同工况、不同影响因素下采油树下放系统力学特性存在较大差异;吊装阶段主要受风载荷的影响,而入水、下放及坐落阶段主要受波浪载荷影响;风载荷主要作用于采油树下放的前40 m,对于深水下放及海底坐落阶段几乎无影响;入水角度与入水砰击力呈正相关,且采油树的极限入水角度为17.6°;平台共振对采油树横向位移量存在一定影响,但对采油树弯矩变化无影响。     

基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析

根据南海海域海洋981半潜式深水钻井平台的实际工况,分析了该钻井平台与锚泊系统的风、浪、流等环境载荷;以海洋石油981半潜式深水钻井平台作为锚泊定位系统研究的对象,应用AQWA进行模拟仿真,建立了平台的三维模型,并分析了钻井装置在波浪载荷作用下的运动响应;鉴于该深水钻井装置采用12点对称布锚方式被固定在海平面上,通过改变顶部预张力倾角,分析在不同环境载荷下,顶部预张力倾角对锚泊系统的张力响应和钻井装置运动响应的影响。     

新型干树半潜平台凝析油外输计算分析

新型干树半潜平台抵御环境载荷能力较强,但是它对环境方向性不敏感.基于三维势流理论,建立新型干树半潜平台和外输油轮的多体系统计算模型,采用时域耦合计算方法对油轮抵达及油轮驶离半潜平台的外输作业工况进行研究,计算分析了不同风、浪、流环境条件下的外输油轮艏摇运动响应和外输系泊缆张力响应.研究结果表明:外输油轮的艏摇运动响应在非共线工况较为剧烈,而外输系泊缆在共线工况最大,且能够满足规范要求.该外输方案可以有效、安全实现新型干树半潜平台凝析油外输.     

城际动车组铝合金车体结构有限元分析

应用有限元分析软件ANSYS,建立了某城际动车组铝合金车体结构的有限元模型,依据相应标准确定了载荷工况,计算车体在整备状态下和最大垂向载荷状态下的静强度和振动模态。研究结果表明:该铝合金车体静强度和刚度在各载荷工况下都能满足相关标准的要求。     

SSV上层建筑整体吊装有限元分析

随着船舶上层建筑吊装前预舾装程度的逐步提高,上层建筑吊装时的结构强度及稳定日益受到重视。利用FEMAP软件对SSV-深水海工作业支持船的上层建筑进行吊装时有限元分析,通过计算结果对吊装方案改进,适当进行结构加强,以保证吊装过程中上层建筑结构满足强度及稳性要求,为整体吊装顺利完成提供技术支持。     

深海遥控无人潜水器脐带缆动态特性及张力抑制方法

传统金属铠装脐带缆由于自重原因,下潜深度很难突破6000 m,为了实现深海脐带缆安全使用,有效提升深海遥控无人潜水器(Remotely operated vehicle,ROV)的下潜深度,提出了一种脐带缆张力抑制方法.针对水下脐带缆运动具有大位移和小应变的特点,综合考虑加挂浮球对脐带缆动力学性能的影响,基于几何精确梁...     

螺旋板载荷试验确定地基承载力影响因素的研究

通过对辽宁省区蛾性软土进行螺旋板载荷试验，确定地基承载力变形控制标准．并对于区域性软土，分别进行不同载荷板面积、不同埋置深度对承载力影响的分析，采用s／d=0．014作为控制地基的承载能力、沉降量满足地基变形和承载力要求，保证建筑物处于正常使用状态，同时可减少基础工程造价．     

不同工况下螺栓连接梁有限元仿真分析与强度校核研究

为研究螺栓连接梁在不同危险工况下的结构强度及安全性,本文采用了仿真和理论相结合的方法,对受偏心载荷的螺栓连接梁危险工况进行综合分析。并针对仿真结果中应力较大的螺栓部分采用了建立子模型的方法进一步仿真分析,以确保横梁结构安全可靠。使用了力线平移定理对横梁所受载荷进行简化,并对横梁进行强度校核。研究结果表明：（1）横梁在危险工况下各结构均满足强度要求,且不同危险工况对横梁结构的变形及应力影响较小;（2）螺栓预紧力是导致螺栓结构产生较大应力的原因,而外载荷对螺栓结构的影响较小;（3）在忽略螺栓结构对横梁结构的影响后,横梁强度校核结果与仿真结果近似相同,且均满足材料的强度要求。综上所述,通过仿真分析及理论强度校核均可证明该螺栓连接梁在各工况下均能满足强度需求。同时该研究也为后续研究该类型横梁提供一定的仿真及理论依据。     

露天钻机钻架结构的力学行为分析及优化

针对国产矿用钻机钻架在工作过程中因承受多种静、动载荷的作用,易出现弯曲、断裂的问题,采用ANSYS软件,对3种不同工况下钻架结构的力学行为进行分析,得出应力和变形分布规律.在此基础上提出4种改进方案.结果表明:钻架结构中横撑及斜撑的尺寸、重量、重心分布及连接方式在很大程度上影响钻架力学行为,优化钻架结构可提高整体承载能力.四种改进方案中,方案四最大应力值降幅达33%,安全系数由1.1提升至1.7,且重量减轻16%.现场应用验证了此优化方案的合理性与可行性.     

整体顶升法在栈桥走廊下沉处理中的应用

针对煤矿栈桥发生较大量下沉、倾斜的问题,采用了综合纠倾法和综合顶升法。文中主要介绍栈桥走廊整体顶升的方案设计及施工工法要点。由顶升成果分析,证明设计确定的顶升面、顶升体系、顶升加载量和顶升位移量及采用的施工工法是切实可行的;验证了运用模糊综合评判方法对既有构件的实际承载力进行评判的正确性,为特种结构病害治理提供了经济有效的方法。     

基于Visual Basic编程的深井有杆泵设计

针对西部油田井深、温度和压力高的特点,展开深井有杆泵采油技术研究。研究过程中用实际井温度压力数据对温度压力模型进行对比,选择合适的深井温度压力计算方法。杆柱设计过程中考虑深井中常用玻璃钢杆柱的情况,针对深井载荷较大的特点,以整体杆柱质量最轻为第一目标,结合Visual Basic编程手段,提出一套深井有杆泵程序设计方法;并对现场深井进行有杆泵优化设计。结果表明:设计方案与实际生产数据相比,能使载荷明显减小,满足深井生产要求,为深井有杆泵设计提供方便。     

风荷载作用下特高压变压器套管接线柱结构受力仿真与试验

为分析风荷载作用下引下线对特高压变压器套管顶部接线柱的作用效应,通过仿真分析与等效风荷载试验测试方法研究了端子板类型、引下线布置方式、跨点间距变化等影响因素对变压器套管接线柱应力作用。结果表明：在风速作用下套管接线柱是结构体系的受力薄弱部分,无法满足25.98m/s风速作用的结构安全要求;仿真分析模型与试验测试结果误差在-9.06%~7.97%;采用一字型端子板、单引下线结构形式可降低34.60%套管接线柱受力。可见进行引下线结构体系优化,可确保变压器套管在户外环境下的安全运行。     

某古闸结构加固修复可行性研究

为确定某古闸是采取“拆除重建”还是“加固修复”的方案,本文结合相关规范,利用现场检测得到有关参数,通过非线性有限单元法,对该闸进行结构稳定性分析及安全性研究。计算结果表明各工况下闸底板和闸墩混凝土都能满足强度要求,桩基平均受力远小于规范的允许承载力,只有少数木桩受力略大于允许承载力,但仍小于规范的极限承载力,且土基也都满足承载力要求;在考虑桩基与闸底板之间的抗剪强度情况下,闸室具有足够的安全度。基于以上研究成果,提出“加固修复”的建议,节约了工程投资。本闸为具有70余年的松木桩基础,研究结果也具有较好的借鉴意义。     

沉桩方式及桩型对湛江组结构性黏土中单桩承载力时效性的影响

北部湾沿岸地区湛江组结构性黏土具有触变性,导致该土层中桩基时效性明显,不同沉桩方式及桩型的模型单桩对湛江组结构性黏土中桩基承载力时效性影响显著。以湛江组结构性黏土为地基,设计不同沉桩方式、桩型的模型单桩进行桩基静载实验,并对1倍桩径范围内桩周土的孔隙水压力进行监测。得到不同沉桩方式、不同桩型的模型单桩承载力及桩周土的孔隙水压力随休止时间的变化规律。结果显示：1)湛江组结构性黏土中单桩竖向极限承载力均随休止时间的增加而逐渐增大,且单桩竖向极限承载力增大的速率表现为前期增长快,后期增长慢;2)孔隙水压力消散规律与单桩竖向极限承载力增长规律基本吻合;3)湛江组结构性黏土中单桩承载力时效性可以用经验公式表述,在同一均质土层中不同沉桩方式、不同桩型的承载力时效性采用不同的时效性相关系数计算;4)不同沉桩方式对单桩承载力时效性影响差别较大,当桩型相同时,静压桩的竖向极限承载力增大的速率和幅度比振动桩大。5)单桩竖向极限承载力时效性与桩型有关,当沉入方式相同时,圆桩的竖向极限承载力增大的速率和幅度最大,管桩次之,方桩最小;     

偏磨抽油杆接箍力学性能及承载能力分析——以塔河油田抽油杆接箍断脱为例

针对塔河油田抽油杆接箍在采油生产过程中,易发生磨损现象,而导致抽油杆接箍断脱失效的问题。以直径为25mm抽油杆,基体材料为35CrMo接箍为研究对象,考虑接箍壁厚受磨损程度的影响,应用有限元方法,开展抽油杆接箍在拉压载荷作用下受力分析和承载范围分析。通过拉压试验测试和数值模拟结果对比分析并验证数值方法可靠性基础上,开展了拉压载荷在20KN-250KN下不同磨损量抽油杆接箍的力学性能分析。研究表明,等效应力和接触应力均随着载荷增大而增大,无磨损接箍在受力范围内均能满足应用要求。但由于接箍出现偏磨,其等效应力与接触应力分布对称性变差,且磨损严重时,其承载能力严重下降,断脱风险加大。     

基于渗流分析的湿陷性黄土地区城际轨道地基处理范围

通过一维渗流土柱试验和数值模拟分析,开展了压实黄土渗流特性及湿陷性黄土地区城际轨道地基处理范围研究。试验结果表明:压实系数对非饱和黄土的渗流影响显著。湿润峰随着时间的变化有两个阶段,快速入渗和缓慢入渗。对压实系数较大的黄土,当湿润峰推进到50 cm后,水分入渗速率进入缓慢阶段。当入渗边界水头较小时,不同的边界水头对压实的黄土渗流规律影响不大。综合分析试验结果及数值分析得到:城际轨道地基采用挤密桩处理时,外放尺寸可按规范取最小值2 m,不必按处理深度的一半取值。对于乙、丙类建筑物或非高等级的线性工程,在满足承载力要求下可采用减小地基处理深度、增大地基处理宽度的处理方式。研究成果可为优化深厚湿陷性黄土地区城际轨道工程地基处理范围提供参考。     

张家港大跨度斜拉桥结构应力分析

本文以湖南常德张家港斜拉桥背景,利用有限元软件midas建立结构计算分析模型,对桥梁进行结构应力和结构稳定分析,得出了主梁,索塔和斜拉索在各极限状态下的应力分布情况以及桥梁的失稳模态,自振特性和抗震承载能力,并与现行规范进行了比较,各项数据均满足规范要求.本文的分析结果为桥梁的日常运营和后期的安全评估提供了重要依据.     

路轨两用车旋转装置中转盘轴承的设计

路轨两用车中转盘轴承的设计不仅要满足轴承本身的强度要求,还要考虑工作环境等对尺寸、结构的限制。本文较为详细地通过轴承的静载荷计算设计出了满足要求的转盘轴承,利用制图软件SolidWorks建立了转盘轴承的三维模型,并通过有限元分析软件SolidWorks Simulation对转盘轴承进行了应力应变分析,分析结果验证了该转盘轴承的结构设计满足设计要求。     

深层搅拌桩在高速公路软基处理中的应用

以实际工程为例，根据地质勘测分析，确定了深层搅拌桩地基处理方案。阐述了加固原理、设计计算和施工方法，实践证明，深层搅拌桩可以快捷高效处理高速公路路基、桥涵的软弱地基，迅速提高地基承载力，适应连续施工要求。