轴心受压钢构件的失稳控制及应用

阐述了轴心受压情况下典型套管构件的简化力学模型,选择利用合理的套管构件内核本构关系,用2个算例(内核圆钢管不同工况下的轴压承载力分析和网架结构应用套管构件的稳定计算分析)分析了外钢管对轴心受压内钢管的失稳控制效果.分析结果表明:套管构件作为失稳控制措施能够使得轴心受压钢构件失稳得到有效控制,可以应用于桁架、网架以及网壳等对受压钢构件失稳比较敏感的一类空间结构.最后提出了利用套管构件对轴心受压钢构件进行失稳控制研究中需要进一步解决的问题.     

油层出砂引起采油套管损坏的力学分析

基于普氏自然平衡拱理论,并考虑套管与地层的相互作用,对空洞的形态进行了分析,得出出砂空洞的顶部压力拱形状为抛物线,给出了油层出砂形成空洞后淘空段套管所受轴向力的计算公式.将套管损坏近似看成两端固定压杆的失稳弯曲,建立了套管失稳破坏与出砂量之间的关系,并分析了不同的钢级和壁厚对套管发生失稳破坏时出砂量的影响,指出对于出砂严重的油田,其油层段应尽量使用高强度、大壁厚的套管.该研究不但有助于严重出砂油田的套管设计,而且在实际生产中还可以通过监测出砂量来判断套管是否已发生损坏,从而保证采取及时、有效的防砂方法,达到防止套管损坏的目的.     

油层出砂引起采油套管损坏的力学分析

基于普氏自然平衡拱理论，并考虑套管与地层的相互作用，对空洞的形态进行了分析，得出出砂空洞的顶部压力拱形状为抛物线，给出了油层出砂形成空洞后淘空段套管所受轴向力的计算公式。将套管损坏近似看成两端固定压杆的失稳弯曲，建立了套管失稳破坏与出砂量之间的关系，并分析了不同的钢级和壁厚对套管发生失稳破坏时出砂量的影响，指出对于出砂严重的油田，其油层段应尽量使用高强度、大壁厚的套管。该研究不但有助于严重出砂油田的套管设计，而且在实际生产中还可以通过监测出砂量来判断套管是否已发生损坏，从而保证采取及时、有效的防砂方法，达到防止套管损坏的目的。     

电容式套管和电力电容器中不同形式局部放电的研究

通过对绝缘结构中平板电极内部电场及边缘电场的理论分析和数值计算后,指出高压电容式套管与电力电容器由于绝缘厚度的不同,它们的局部放电是两种不同性质的.分别提出了提高这两种绝缘结构局部放电起始电压的相应措施.     

高能气体压裂对套管井壁的破坏

本文对受高压作用的套管井壁进行了弹塑性分析和计算。计算结果表明,除了射孔附近外,套管不会发生大程度破坏。由于高压作用,高能气体压裂除了会产生主裂缝之外,在井筒附近会产生大量主体为径向的小裂纹,这对增强压裂效果有利。而且这些裂纹不会沿井筒轴向长距离扩展而使油层与其它不希望连通的层段贯通。     

热采井套管热力耦合的三维有限元分析

套管破坏是稠油热采中的主要问题之一,而热力耦合是导致套管损伤的主要影响因素。基于有限元分析软件ADINA,建立了套管在温度、重力以及地层蠕动荷载组合下的三维有限元模型。应用Parasolid建模方法,建立了热采井套管的结构和热分析几何模型,设定了温度、重力以及地层蠕动组合荷载,并进行了套管、水泥环和不同地层的模型参数选择。通过热力耦合计算,得到了套管的应力与变形情况。分析了计算结果,并为套管防护提出了几点建议。     

射孔对套管抗挤强度影响

为了搞清不同射孔方式对套管强度的影响,确定合理的布孔方案,提高套管抗挤强度.以射孔管发生失稳的临界外载条件,利用变断面刚度的管体与变断面刚度的压杆有相似的挠曲微分方程,以及相同的边界,连续条件,利用杆管相似理论定量确定套管射孔后的抗挤强度的变化,并推导出不同射孔布孔方式下,射孔对套管抗挤强度影响的计算方法.根据以上公式计算套管抗挤强度与试验对比,相对误差最大为6.9%,最小为0.24%,采用该方法可以计算出生产套管的抗挤强度,绘制套管强度图版,从而根据油田地下的实际情况,优选不同钢级的套管和射孔布孔方式,这对指导生产具有重要意义.     

油气井套管侧向屈曲分析与井下加强工具探讨

针对油气井套管挤毁的研究多局限于强度分析,忽视了套管侧向稳定性问题。除小直径或特厚壁的套管外,常用套管的失效形式应属于失稳损坏。基于外压作用下套管侧向屈曲机制,分别采用API标准和圆筒屈曲分析的方法,计算套管侧向屈曲的临界压力。另外,对减小套管计算长度的井下加强工具进行探讨和设计。结果表明:套管纵向长度对侧向屈曲的临界压力具有重要影响;若把套管的计算长度减小到某一范围,可有效地提高套管的抗失稳能力。结果为提高套管抗失稳能力提供了一种新途径,可作为完井后高挤毁风险套管的加强补救措施。     

影响套管挤压强度的主要因素

对影响套管极限外压的主要因素：径厚比、变壁厚、初始椭圆率和材料机械性质等进行了分析和计算．阐述了套管抗挤设计中的若干基本概念，并从理论上解释了有关公式中的若干系数，对套管抗挤计算提出了一些建议；其理论分析和计算方法可供实际使用．     

地表建筑物在地震作用影响下的有限元模拟

由于地震波得不确定性,现有针对地震对地表结构物得力学性质得理论计算存在着各种不足,为了给现有得理论计算和经验分析做出一点帮助,应用钢筋混凝土弹塑性理论和钢筋混凝土非线性有限元分析方法,采用大型显示动力分析软件LS-DYNA对已有得地震作用下地表结构物的动力响应做出分析.模拟结果和已有实际情况基本相符.通过结构物的弹性时程分析曲线可以得出结论,弹塑性动力时程分析在复杂高层结构中是十分必要的,它能在误差允许得情况下判明结构的屈服机制、薄弱环节及可能的破坏类型,是判断结构抗震性能的最贴近实际的方法.     

钢管加劲焊接空心球节点的受压承载力分析

采用钢管加劲焊接空心球节点可以使拉索方便地穿过下弦节点，但加劲钢管的存在会影响节点不同方向的受压承载力，现行网架规程尚没有这类节点的受压承载力计算公式。为此，采用三节点及四节点壳单元并考虑钢材的多线性等向强化准则，对节点进行了大变形弹塑性有限元分析，跟踪了节点在轴向压力作用下的荷载位移曲线。通过4组节点的受压破坏试验，发现节点均为弹塑性压曲破坏；将试验值与数值解进行了比较，两者吻合得很好。在此基础上，提出了钢管加劲焊接空心球节点两个方向的受压承载力计算公式。     

弹塑性反应谱的分析

为了分析结构在地震作用下的弹塑性反应,该文探讨了弹塑性反应谱。该文推导了弹塑性反应谱的基本方程,计算了等延性强度需求谱;描述了通过强度折减系数、延性系数及结构周期之间的关系建立弹塑性反应谱的方法;参照弹性反应谱理论分别得到了四种弹塑性反应谱。计算结果表明:当延性系数较小且土质较硬时,该文计算的弹塑性反应谱与范立础的弹塑性反应谱近似相等;当延性系数较大且土质柔软时,该文计算的弹塑性反应谱相对安全。     

套管抗挤强度分析及计算

为提高套管挤毁压力预测精度,应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析,研究了外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响。分析结果表明,径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要因素,不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同位置组合进行了模拟分析。结果表明,数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时,套管的挤毁压力相差很大。最后提出了一个套管抗挤强度计算公式,计算简单,精度可满足工程要求。     

回弹法测强在预应力钢筒混凝土管道中的应用

结合山西省万家寨引黄工程3m管道生产，对回弹法在预应力钢筒混凝土压力管道中的应用进行了分析，并对回弹法进行了尝识性的应用。经综合对比分析，解决了工程中的实际问题，同时证明回弹法可以用于管道混凝土强度的检测。生产企业如能建立使用范围内的专用测强曲线或可靠的修正系数，将会使应用更加方便可靠。     

开口模型下内腐蚀缺陷管柱剩余抗内压强度

目前较少按开口模型研究缺陷管柱剩余抗内压强度,各因素对抗压强度的影响程度缺乏定量分析,较少考虑缺陷宽度、管柱径厚比等因素对强度的影响.根据非线性有限元方法,结合正交试验设计,按开口模型分析了内压载荷下缺陷管柱应力分布情况,研究了内腐蚀缺陷长度、宽度、深度、管柱外径、径厚比等参数对管柱剩余抗内压强度的影响规律.结果 表明:开口模型下含缺陷管柱抗内压强度低于端部约束模型与闭口模型.缺陷管柱无因次抗内压强度随缺陷深度增加呈线性关系降低,随缺陷长度的增加呈指数关系逐渐降低,抗内压强度随缺陷宽度增加先增大后降低;轴向沟槽形缺陷显著降低管柱的抗内压强度.缺陷深度与长度对无因次抗内压强度影响较大;管柱径厚与缺陷对无因次强度影响较小.以有限元计算结果为依据,建立了抗内压强度多因素预测模型,可为工程上含缺陷管柱抗内压强度评价提供参考.     

考虑井眼尺寸影响的小井眼坍塌压力计算方法

针对小井眼井壁坍塌问题,基于岩石强度的尺寸效应理论,采用Hoek等人的强度尺寸效应经验公式建立了岩石单轴抗压强度与试样直径之间的关系;并对此经验公式进行了修正,考虑了黏聚力、内聚擦角等岩石强度参数与试样尺寸之间的关系,建立了考虑岩石强度尺寸效应的Mohr-Coulomb强度准则。得到了考虑井眼尺寸影响的坍塌压力计算方法,并提出了两种评价岩石强度尺寸效应的方法。研究结果表明,坍塌压力存在尺寸效应,相对于常规井眼,小井眼的坍塌压力当量密度较低;而不同性质地层岩石的强度尺寸效应是不同的,岩石的非均质性越强,裂缝越发育,小井眼钻井坍塌压力的尺寸效应越强,这为评估小井眼井壁坍塌风险提供了重要参考和依据。     

基于激光点云的大跨度曲线圆管结构线形高效自动检测方法

大跨度曲线圆管类结构在工程上应用广泛,但该类结构存在线形获取效率低、整体线形难以保证等问题,因此提出一种基于激光点云的大跨度曲线圆管结构线形高效自动检测方法。利用三维激光扫描仪对结构全方位、快速的姿态获取,然后进行目标点云降噪、删除无关点等操作,最后采用编程算法对曲线圆管的中心线实现自动化批量提取。为验证中心线线形精度,赋予中心线合适半径值完成曲线圆管的重构,并将重构模型与点云进行三维对比分析。以某大跨度曲线圆管围护结构为分析对象,试验表明,由该方法逆向得到的大跨度曲线结构整体线形精度高、效率上大幅度提升,有良好的工程应用前景。     

套管弯曲强度与极限转角研究

以弹塑性理论和极限分析理论为基础，对弯曲井段内套管的抗弯强度进行了研究，给出了套管强度和极限转角的计算公式．分析表明，套管的Ⅰ级极限转角βⅠ可作为套管选材的依据，并由此提出了套管设计的极限转角准则：Ｙｍａｘ＜βⅠ．结合长庆油田塞平—１水平井固井工艺设计，对多种套管的极限转角进行了实例计算，并采用极限转角准则，对其弯曲井段内的技术套管和油层套管进行了选材，为套管串结构设计提供了理论依据．还对所选套管进行了弯曲强度校核