深水钻井隔水管系统配置及动力学特性分析

针对钻井隔水管钻井隔水管问题，总结了海洋隔水管基本配置特征，使用变分原理推导了隔水管动力学数学方程，确定了考虑上下端旋转刚度的边界条件，建立了波浪载荷影响下的隔水管动力响应分析模型，利用埃尔米特三次差值函数对其进行离散，分析了不同工况对隔水管变形特性的影响。结果表明，顶张力越大，隔水管的位移越小；海流类型对隔水管的变形特征具有明显影响；海流的表面流速对隔水管的变形影响十分显著，表面流速增加时，隔水管位移大大增加；常规海况下，风速较低，风速对隔水管动力响应的影响很小；但当系统遭遇极端天气（如台风）时，隔水管的位移会明显增加。     

深水钻井隔水管与井口系统耦合力学行为分析

隔水管与井口系统的稳定性对海洋石油安全高效地生产与开发起着决定性的作用。为研究实际工况下的隔水管和井口系统的力学行为,综合考虑浪流载荷和土壤抗力等因素,建立了隔水管与井口系统耦合力学理论模型;并分析了张紧力和平台偏移量对隔水管和地层组合管柱力学行为的影响。分析结果表明,平台偏移量对隔水管与地层组合管柱的横向位移和弯矩影响不大,增加张紧力可以减小隔水管的横向位移和截面弯矩;同时也能减小地层组合管柱的横向位移,对增强井口系统的稳定性有促进作用。     

深水钻井隔水管与井口系统耦合力学行为

隔水管与井口系统的稳定性对海洋石油安全高效地生产与开发起着决定性的作用。为研究实际工况下的隔水管和井口系统的力学行为,综合考虑浪流载荷和土壤抗力等因素,建立了隔水管与井口系统耦合力学理论模型;并分析了张紧力和平台偏移量对隔水管和地层组合管柱力学行为的影响。分析结果表明,平台偏移量对隔水管与地层组合管柱的横向位移和弯矩影响不大,增加张紧力可以减小隔水管的横向位移和截面弯矩;同时也能减小地层组合管柱的横向位移,对增强井口系统的稳定性有促进作用。     

隔水管随机响应疲劳可靠性分析

为实现对波流共同作用下的隔水管疲劳可靠性分析,在时域里对隔水管进行随机非线性响应计算,给出空间隔水管非线性涡激动力响应的增量迭代算法.通过计算得到的隔水管关键点的应力时间历程和应用累积损伤模型,估算隔水管的疲劳寿命并进行可靠性分析,得出不同顶部预张力、旋转刚度和相关应力成分对疲劳可靠性影响的分析结果.     

海洋钻井隔水管顶张力分析

隔水管系统足海洋钻井的主要设备之-本丈对描述隔水管运动的四阶非线性偏徽分方程和边界条件进行了简化,并应用有限差分法对隔水管的受力情况进行数值分析.作用在隔水管上的顶张力,使用四种海况进行研究,并编制了相应的计算程序.通过实例计葬,与美国应力工程服务奋司的计葬结果进行比较,结果完全-致.末文提供的动态分析方法及计葬程序具有方法简便、精确度高和机时省千优点,对设计和校核隔水管系统具有实用价值.     

深水钻井隔水管时域随机波激疲劳分析

确定深水钻井隔水管时域随机动态分析和疲劳计算方法,采用第三代波浪模式WAVEWATCH计算中国南海波浪谱,并与相应的P-M谱、JONSWAP谱进行比较;开展不同边界条件下的隔水管波激疲劳分析,研究边界条件对隔水管波激疲劳寿命的影响;计算不同边界条件下隔水管疲劳损伤变异系数与分析时长的关系,确定不同边界条件下隔水管波激疲劳分析的最低时长;最后以中国南海某油井为例计算隔水管时域随机波激疲劳寿命。结果表明:南海海域波浪谱的谱峰值和谱形状都与JONSWAP谱较接近,建议选用JONSWAP谱;边界条件对隔水管波激疲劳寿命影响较大,疲劳分析时应考虑钻井船的慢漂运动;随着分析时长的增大,隔水管疲劳损伤变异系数呈指数式减小,考虑钻井船的慢漂运动后大大增加了分析时长。     

隔水管非线性振动的线性化分析

本文在规则波浪与海流联合作用下对海洋钻井隔水管进行了动力分析,对非线性拖曳力采用改进的线性化方法,推导了有限元线性振动方程。求解这些方程几乎象静力方程一样,只需要少数几次迭代就可求得响应最大值。同时给出一些规则波浪与海流联合作用下的算例,并对由本文方法和由非线性时间域动力分析方法分别求得的两种结果进行了比较。比较表明,两种计算结果吻合。本文的线性化方法及把动力方程变换为静力方程的方法,能节约计算机时。隔水管是海洋工程中较典型的构件,该分析方法便于实际应用。     

导向架隔水管在波流联合作用下的非线性动力响应

考虑了波流联合作用下固定式钻井装置隔水管与导向架之间的间隙接触条件,讨论了非线性边界条件下瞬态动力学问题的求解方法.应用有限元法,将隔水管简化为海底泥面线下3 m处固支、下层平台简支、中间不同高度的横向振动被导向架限制的梁模型,采用ANSYS软件,利用其combination40单元来模拟隔水管与导向架之间的间隙接触条件,实例计算了百年重现期环境载荷下隔水管的动力响应,得到了典型节点的位移时间历程和典型单元的等效应力时间历程,成功实现了隔水管的强度校核.该计算结果为带导向架隔水管的设计与分析提供了参考.     

导向架隔水管在波流联合作用下的非线性动力响应

考虑了波流联合作用下固定式钻井装置隔水管与导向架之间的间隙-接触条件，讨论了非线性边界条件下瞬态动力学问题的求解方法。应用有限元法，将隔水管简化为海底泥面线下3m处固支、下层平台简支、中间不同高度的横向振动被导向架限制的梁模型，采用ANSYS软件，利用其combination40单元来模拟隔水管与导向架之间的间隙-接触条件，实例计算了百年重现期环境载荷下隔水管的动力响应，得到了典型节点的位移-时间历程和典型单元的等效应力-时间历程，成功实现了隔水管的强度校核。该计算结果为带导向架隔水管的设计与分析提供了参考。     

无隔水管深水钻井作业管柱的力学分析

 无隔水管深水钻井作业是深水钻井的关键环节之一,管柱的力学行为十分复杂。本文阐述了无隔水管深水钻井管柱的纵横弯曲变形力学模型、纵向振动力学模型及无隔水管深水钻井送入管柱设计与强度校核方法等,分析了作业管柱变形及运动的主要影响因素和规律,提出了解决这类复杂工程问题的简化思路。结果表明,作业管柱的轴向拉力过大或过小、海水深度大、平台偏移或升沉振动幅度过大以及海流流速快等因素对管柱的强度安全具有显著影响。在无隔水管深水钻井作业管柱强度设计与校核时,应充分考虑管柱的作业工况及环境载荷的影响。     

上海软土的动力计算模型

将上海饱和软土视为由固相和液相组成的两相饱和多孔介质,根据共振柱试验,动三轴试验,提出一种能够全面考虑应力、应变、振动孔隙水压力,震陷的上海饱和软土等效线性化动力计算模型,并进行了较为详细的参数研究,然后将其与Ｂｉｏｔ动力固结方程相结合,建立了土体有效应力动力计算方法,最后应用该方法对上海土层进行了地震反应分析,并得到一些有益的结论。     

状态空间精细法计算弹性地基板的动力响应

采用状态空间精细法计算弹性地基板的动力响应量。对空间域采用有限元计算，对时间域采用状态空间精细法。在计算过程中，不解线性方程组，直接进行精细迭代计算，程序简单，效率高。给出２个数值算例，对数值结果与直接积分法进行了比较，其计算结果比较接近。     

矩形板动力刚化有限元分析

在有限元方法中首次引入了单元耦合形函数（阵）,以此将单元弹性位移表示成为单元结点位移的二阶小量形式,利用几何非线性的应变－位移关系式,在小变形假设条件下确定了单元耦合形函数,在此基础上,根据Ｋａｎｅ方程,运用模态坐标压缩,并采用适当的线性化处理,得到了包含动力刚度项的线性动力学方程,针对矩形板编制了动力刚化有限元分析程序,仿真算例证明了理论和算法的正确性。     

空间折索单元的切线刚度矩阵

预应力空间网格结构是一种新型的结构形式 ,对该结构进行非线性分析计算时 ,需要采用空间索单元的切线刚度矩阵 .通过对于预应力索单元的分析研究 ,推导了具有初始应力的空间折索单元的单元切线刚度矩阵的计算公式 ,并且建立了可用于预应力空间网格结构非线性有限元分析的非线性方程组 .所推导的公式均具有良好的规律性 ,非常便于计算机进行分析处理     

非线性阻尼下裂纹非匀速扩展问题的零级近似解析解

探讨了非线性阻尼下无限岩板内张开型裂纹非匀速扩展的瞬态分析问题．在现有断裂动力学问题文献中,一般采用拉氏变换与积分变换方法,得到的回路积分最后还需借助于数值方法求解．作者在断裂动力学基本方程中引入一个非线性阻尼项来考虑能量损耗,采用小参数摄动,得到零级近似动力学方程组,而且自始至终采用解析方法进行计算,获得了问题的零级近似解析解．如果沿裂纹长度上有剪应力作用,采用本文方法也可获得其零级近似解析解．本文方法将有利于改善非线性断裂动力学中应用有限单元法求数值解的收敛性．因而本文为解决这类非线性断裂动力学问题提供了一条新的途径．     

玻璃幕墙索桁架支承体系工作状态设计

点支式玻璃幕墙近年来得到了很快的发展。索桁架支承体系是点支式玻璃幕墙发展的要求和趋势。索桁架的分析和计算 ,共有三种不同的状态 :零状态、初始态、工作状态。利用有限元的理论推导了索桁架的几何非性线有限元方程 ,并编制了相应的电算分析程序 ,建立了一种索桁架的工作状态设计方法。算例表明提出的方法是可行的、实用的。     

计及流固耦合的船体薄壁梁波浪载荷响应研究

计及流固耦合影响,本文提出了包括波浪载荷、模态分析和船体薄壁梁结构的波浪载荷响应的理论计算方法．用本文方法和相应计算程序计算了一条６ｍ 长钢质船模的固有频率、振型及弯扭耦合波激振动响应．模态分析结果同常规有限元计算作了比较．计算中还讨论了一些波浪参数的变化对波激振动响应的影响．     

高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗影响因素分析

基础动力阻抗的获取是研究高速铁路桥梁土-结构动力相互作用的关键。本文利用有限元软件ANSYS,对若干影响高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗的因素进行了分析。首先,利用ANSYS建立了面向工程计算的桩基础动力阻抗求解模型,并通过将计算结果与薄层法方法进行对比证实了其适用性。其次,基于京津城际线路所在的地质条件和群桩基础的实际情况,分别研究了桩基布置型式、承台埋深、桩身几何特性(长细比)、场地土层分布等因素对高速铁路桥梁群桩基础动力刚度的影响规律,并与各因素对静力刚度的影响规律进行了对比。最后,依据以上研究结果,从动力刚度的角度出发,对既有高速铁路桥梁群桩基础的设计思路进行了若干补充。     

流体润滑轴承静动态特性的有限分析法

用有限分析法推导出流体润滑轴承的静动态雷诺方程的计算公式。公式表明，有限分析解比有限差分法和有限元法更为精确、合理。同时，在单元上可对其直接求偏导数，有利于提高动特性系数的计算精度。算例表明，在偏心率ε较大时，有限分析法仍具有稳定的计算精度