地震作用下海底场地地震动效应研究

通过ABAQUS运用一维时域显式积分方法,采用6条地震波,对某海域两个油田场地进行地震反应分析,得到在不同强度地震动时海底场地的反应,并且对两个海底场地按照现行规范进行场地类别划分.结果表明,海底波的反应谱特征明显区别于陆地波;随着基岩输入地震动强度的增大,其反应谱峰值逐渐增大,且地震动强度主要影响反应谱的高频段,对低频段的影响有限;而海底场地对地表峰值加速度的放大作用逐渐减小,呈非线性变化.现有的针对陆上地震抗震设计参数的选取对海域场地适用性较差,有必要针对海底场地展开相应的研究.     

基于ANP的超级决策软件介绍及其应用

从应用的角度介绍ANP（网络层次分析法）应用软件－超级决策软件系统，并利用该软件对水利水电项目导流施工方案进行评价。用同一组数据分别对ANP和AHP模型进行计算，出现了倒序现象。因此是否考虑系统内部元素间的反馈和依存关系将直接影响备选方案的排序。作者尝试性地应用该软件，说明ANP方法作为一种决策方法是可以用于工程实际的。     

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.     

FLNG装卸载系统流动特性仿真研究

浮式液化天然气(FLNG)生产储卸装置的装卸载系统是海上液化天然气(LNG)生产链的重要组成部分.由于作业环境和传输介质的特殊性,传统的流体传输和LNG码头装卸并不满足其要求.为研究流体温度的变化对管网内部LNG流动状态的影响,首先确定FLNG装卸载系统风险特性参数的计算流程,应用相关公式和数据进行编程计算,得到单时间节点各舱液货泵的流量、管网各节点的压力和温度,然后结合边界条件的变化,将此瞬时装卸工况的求解方法推广至整个装卸载过程,由此确定LNG传输过程中流动特性参数的时历变化关系.该模型的计算结果与实际装卸过程基本符合,说明该计算方法对FLNG装卸载系统风险特性参数的研究具有一定的可行性和准确性.     

深海管道在冲击载荷作用下的局部屈曲特性研究

水下落物撞击是海底管道的主要事故形式之一,而深水环境下的落物撞击是高静水压联合落物冲击载荷作用下的结构响应过程.采用LS-DYNA有限元软件建立了管道、海床数值模型,模拟外界水压和冲击载荷联合作用下结构动态响应过程,并通过全尺寸落物撞击实验结果验证了模型方法的可靠性.利用验证的模型方法,研究了外界水压对管道碰撞损伤及屈曲失稳的影响.研究表明:落物撞击主要对管道结构的初始稳定性造成影响,静水压力的附加做功加剧了管道的局部塑性变形.同时,随着外界水压增大,碰撞初始阶段的塑性变形越大,甚至在高静水压作用下发生即刻的屈曲失稳破坏.研究结果对复杂动力载荷作用下深海管道结构安全评估具有一定的参考价值.     

加速混沌变尺度混合优化算法

提出了一种加速混沌变尺优化算法（SCOA－DFP）。首先利用加速混沌算法（SCOA）找到一点比较满意的“初始最优点”。丙以此点为初始值使用变尺度方法（DFP）进行迭代，两种方法交替进行。算法简单明子，性能良好。数值实验表明算法实用有效。     

深水跨接管热应力计算及敏感性分析

深水跨接管在受热及边界约束作用下将产生内部结构应力.采用理论研究及ABAQUS有限元数值模拟方法,对深水跨接管进行受力分析.结果表明,深水跨接管受热时,中跨管受力沿轴向保持一致,截面上则服从正弦/余弦分布,整体表现为受到轴力和弯矩的联合作用,弯管处应力集中现象明显,受力较大.在此基础上对深水跨接管热应力的敏感性进行分析,进而说明,温度差、中跨段长度、中垂段长度均对深水跨接管的热应力值有重要影响.其中,中垂段长度对跨接管中跨管轴力、弯矩影响权重最大.     

地下管道动力可靠性分析的降维计算方法

地下管道是城市重要的基础工程之一,对其进行的地震作用下的可靠性分析是地下管道安全性的重要指标．但传统的可靠性分析只是针对单根管道进行分析与实际情况存在一定差异．本文采用系统可靠性理论对地震作用下的地下管线动力可靠性进行分析,并针对系统可靠性计算量大的难题,引入了PNET法（point evaluation technique）与谱系聚类分析法两种降维方法,在保证精度的同时大大提高了计算效率,使对地下管线的系统可靠性分析达到实用化程度．最后还结合实例进行了系统可靠性计算并对两种降维方法做了比较分析．提出了相应改进措施．     

基于RCM的海上油气生产装置设备资产管理

为对不同类型的海上油气生产设备进行检验和维修决策,引入可针对维修资源进行优化配置、以可靠性为中心的维修(RCM)技术.该技术的一个重要特征就是采用故障模式与影响分析(FMEA)方法对故障模式做优先级的排序.在FMEA中,引入熵权理论计算客观权重,强化了指标对各故障模式的贡献程度,弱化了指标间的相似性,更好地体现出各指标的相对重要性,同时采用模糊数理论计算模糊风险排序数.最后针对主要的故障模式提出维修决策,优化了资源配置,从而实现海上油气生产装置设备的有效管理.     

不规则细砂的统计特性及二维/三维数值模拟

针对油气输送管道中的固体颗粒侵蚀问题,提出了一种更符合实际细砂形状的二维、三维细砂数值模拟方法.根据不规则天然石英砂微粒的扫描电子显微镜(SEM)检测结果,采用图像处理技术和数理统计方法,得到不规则细砂平面投影形状的统计分布类型及分布参数.试验结果表明:砂粒周长(p)、平面投影面积(A)、等效直径(D)、等效椭圆主轴长(Lmaj)和短轴长(Lmin)服从对数正态分布(Lognormal)或广义极值分布(GEV)分布,而纵横比(AR)则服从GEV分布.基于试验统计分析结果,考虑颗粒长短轴之间的比例关系以及面积、周长与长短轴之间的内在联系,提出了一种二维不规则细砂颗粒模拟的新方法.基于二维细砂模拟结果,考虑颗粒厚度分布,提出了三维随机细砂模型模拟方法.通过Matlab和Python编程,基于ABAQUS平台建立了二维和三维砂粒有限元模型.结果表明:该方法不仅可以考虑颗粒分布参数之间的内在联系,而且模拟精度较高,根据已有的砂粒形状分布参数即可构建合理的砂粒有限元模型.此外,该方法也可模拟几何形状更复杂的石英砂颗粒.通过自顶向下建模方法和圆角功能,可实现非尖锐颗粒的三维模拟,使得数值模型更贴近实际.本文试验结果及数值模拟方法可为油气输送管道颗粒侵蚀数值模拟和侵蚀机理研究提供依据.