天然气管道悬索跨越结构风致响应研究

针对天然气管道悬索跨越结构的风致响应问题,以普光悬索跨越为例采用等效风荷载方法进行风致响应分析以及结构安全性评价。研究结果表明:抗风索迎风面的应力要远大于背风面的抗风索的应力,两个端点处的应力最大,跨中处的应力值最小。主索主要提供竖向刚度,桥身桁架和抗风索主要提供横桥向的刚度。主索、抗风索和主塔的内力组合的最大值接近于主索和风索的最大允许应力,而桥身桁架和吊索的最大应力值远远小于其最大允许应力,桥身桁架中弦杆的应力大于腹杆。建议进行此类跨越结构设计时在满足结构设计要求下尽可能增大主索和抗风索截面并减小桥身桁架中腹杆截面。     

悬索管道跨越结构静动态有限元仿真

对大型悬索管道跨越结构静动态分析方法进行了系统的研究,以某悬索管道跨越结构设计方案为背景,按照实际结构特点,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型.对有限元计算模型进行静力、模态和风振反应的有限元分析.结果表明:静力计算中,悬索管道跨越结构各构件处于较低的应力状态.模态分析中,得到了结构的前二十阶固有频率.在模态分析的基础上,进一步对管桥进行风振分析.动态分析结果表明,结构加速度响应曲线与输入的数据趋势类同,主索上的应力响应峰值比较小,管桥的应力响应峰值明显增大.     

长输管道悬索跨越结构损伤的试验模拟与识别

结构的损伤会导致结构模态参数的变化,通过获取不同损伤模式下结构的模态参数并经过分析对比,可实现对结构的损伤模式识别.为此,针对咸阳至宝鸡天然气输气管道工程的渭惠渠悬索跨越结构,制作了缩尺比例为1∶8的悬索桥模型结构,针对悬索桥模型结构进行了完好状态和3种基本损伤模式状态下的输入白噪声和地震波的振动试验研究,得到了多组长输管道悬索桥模型结构在完好状态和不同损伤状态下的频率参数;且采用目前广泛应用的神经网络BP网络实现了对长输管道悬索桥完好状态和3种主要损伤模式的识别.     

集中载荷作用下悬索跨越管道的应变响应

为了研究悬索跨越管道受集中载荷作用时的响应情况，通过相似实验和有限元仿真相互验证的方法，搭建了悬索跨越管道相似实验平台，建立了悬索跨越管道有限元仿真模型，进行了无集中载荷、集中载荷作用在管道不同位置处的应变数据实验测试和仿真模拟，分析了每种状态下管道上方的应变分布规律，结果表明：无集中载荷时，整个悬索跨越管道上方的应变呈“W”状分布，两端应变数值最大；集中载荷作用在管道两端时，对整个管道上方的应变分布规律影响不大；集中载荷作用在管道1/4、1/2和3/4位置处时，会导致整个管道的应变发生较大变化。     

主要管道跨越结构形式浅析

从总体结构型式角度介绍了大中型管道跨越结构体系,探讨了斜拉索管道跨越结构特征,根据相关领域研究应用进展,进一步完善和发展管道跨越结构设计分析技术,加快管道建设,提出了管道跨越结构可靠度理论研究的必要性与合理化建议.     

钢-弹性体夹层正交异性桥面板受力性能分析

通过三跨聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板空间结构的计算,分析该种夹层桥面板在夹芯层厚度及面板厚度变化时,在不同受力状况和不同截面处各控制点的受力性能.结果表明,夹层桥面板的受力特性在于:在跨中截面中间纵向U形加劲肋上方的夹层板底面纵、横向应力拉压性质与常规受弯构件不同;加劲肋底面纵向应力比截面其它位置大得多,横向应力可忽略;在支点截面中间加劲肋与桥面连接处,聚氨酯芯层纵向应力最大,横向应力可忽略;钢板与聚氨酯结合面的剪切强度大于6 MPa时可满足粘结要求.     

掺氢天然气管道的分层现象

将氢气掺入现役天然气管道中混输是实现氢气大规模、长距离、低成本储运的有效方法,然而随着氢气的掺入,在氢气-天然气密度差的作用下掺氢天然气会呈现体积分数非均匀分布,造成管道局部氢分压和体积分数升高,进而导致管材失效引起泄漏。为降低掺氢天然气管道的安全风险,采用计算流体动力学方法,建立掺氢天然气混合模型,模拟储气瓶静置、管道停输和管道流动工况的氢气体积分数变化,研究掺氢天然气体积分数分布规律。结果表明：掺氢天然气在储气瓶存储和管道停输等静置过程中,氢气逐渐上浮到顶部,甲烷下沉到底部,出现明显的分层现象,且随着压力、掺氢比增大,温度和管径减小,管道重力方向的氢气体积分数梯度增大;掺氢天然气管道以非常小的流速运行时,氢气随着流动逐渐向管道顶部偏移,出现分层现象,且在低温、高压下更易分层;掺氢天然气管道适宜低压高速运行。     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

高含硫天然气管道泄漏H2S扩散规律研究

在高含硫天然气管道中,泄漏事故的风险较高,一旦事故发生,将对周围建筑和居民安全构成严重威胁。本研究聚焦于含5%硫化氢(H₂S)的天然气管道,利用计算流体力学方法对水平泄漏扩散进行了数值模拟。特别研究了风速对泄漏口上游建筑各楼层硫化氢体积分数的影响。主要发现包括：(1)通过在仿真的房屋模型中各楼层设置监测点,观察到随着楼层增高,H₂S气团扩散至房间的时间显著缩短。(2)随着风速的变化,位于高层(第11层至第24层)的房间内H₂S气团扩散时间随风速的增加而减少。而对于低层(第1层至第10层)的房间,在风速低于9 m/s时,H₂S气团扩散时间随风速增加而延长;但当风速超过9 m/s时,扩散时间随风速增加而缩短。这些结果为高含硫天然气管道泄漏事故的应急响应和安全管理提供了重要参考。     

液化天然气涡旋的模型研究

介绍了液化天然气涡旋问题和Ｂａｔｅｓ－Ｍｏｒｉｓｏｎ模型，并针对Ｂａｔｅｓ－Ｍｏｒｉｓｏｎ模型没有考虑蒸发率对密度差的影响、不能解释涡旋发生前分界面加速下降这一事实等缺陷，提出了改进四阶段涡旋模型．该模型对涡旋发生的过程进行了更合理的划分，通过理论推导，解释了分界面加速下降等事实．计算结果证明，改进模型在初始密度差较小时更加符合实际情况     

丁羟推进剂结构状态与力学性能的相关性研究评述

贮存过程中的老化使丁羟复合固体推进剂的结构状态发生变化从而对其力学性能产生影响,严重影响推进剂装药的结构完整性和发动机的使用寿命.针对这一问题,国内外相关学者进行了大量的研究工作.从理论研究与实验研究两方面介绍了国内外该领域的相关研究进展,重点对研究取得的主要成果和存在的问题进行了分析评述.通过分析总结,指出了本领域未来的研究方向和研究重点,提出了具体的研究思路.分析认为,丁羟推进剂作为一种固体填料填充的高分子复合材料,其结构状态与力学性能密切相关.从推进剂的化学结构、网络结构和微观结构等方面来研究其结构状态与力学性能的相关性,对揭示固体推进剂化学-力学关联失效机理颇有裨益.     

静态热老化对NR硫化胶交联结构及力学性能的影响

研究了老化时间和环境对三种硫化体系的天然橡胶 ( NR)硫化胶的交联结构与力学性能的影响 .结果表明 ,三种 NR硫化胶的交联密度、定伸应力相近 ,多硫键含量最多的 CV体系硫化胶拉伸强度和伸长率最大 ,单硫键含量最大的 EV体系的拉伸强度和伸长率最小 ;有氧和绝氧热老化均使 NR硫化胶中多硫键减少 ,单硫键增加 .未填充的 NR硫化胶 ,其交联密度随热氧老化先增后减 .对于 N330填充的 NR硫化胶 ,有氧和绝氧热老化都使交联密度增加 ,拉伸强度和伸长率降低 ,而定伸应力和硬度增加 ,但 CV体系的性能保持率最低 ,EV体系最高     

无粘结预应力板墙结构的强度与变形性能

通过低周往复水平荷载试验，对无粘结预应力板墙结构的工作特性，以及无粘结预应力筋在水平荷载下的变化规律进行了分析．讨论了墙内配筋率与结构强度和变形性能的关系，及其对板墙结构破坏机理的影响．     

纺速对PEIT卷绕丝超分子结构及力学性能的影响

借助由X射线衍射法，密度法，DSC法测定的结晶度和沸水收缩率，自然拉伸比，声速取向因子等指标来描述纺丝速度在2400－5000m/min范围内变化的PEIT卷绕丝的超分子结构。在实验的纺速范围内，PEIT卷绕丝的结晶度随纺速增加的过程中有突变现象，这主要是因为分子取向诱导所致。最后，就不同纺速下PEIT初生丝的力学性能特征值进行了对比。     

天然气发动机燃烧和排放数值模拟与试验研究

针对一台燃用天然气的自然吸气汽油发动机,应用CFD三维计算软件CONVERGE建立了燃烧过程和氮氧化物生成的仿真计算模型,模拟了天然气发动机的燃烧和NOx排放物的形成,并对计算结果进行了试验对比和验证.研究结果表明,CONVERGE软件建立的模型能够对燃烧过程和氮氧化物排放量进行较为准确的计算,缸内压力曲线与NOx排放量与试验结果吻合较好.     

冷弯型钢檩条屋面增设光伏板的下撑式檩条结构加固受力性能分析及改造方案

轻钢厂房屋面檩条在加铺光伏板后进行荷载验算时通常会出现承载能力不足的问题,对此提出了一种下撑式檩条结构对原有檩条进行加固改造。为研究加固后下撑式檩条结构的受力性能以及提出符合经济性原则的改造加固方案,利用ANSYS建立了下撑式檩条的有限元模型,并采用控制变量法研究了撑杆长度、撑杆截面、拉条截面和撑杆间距对下撑式檩条结构受力性能的影响。结果表明：撑杆长度是整体结构受力的主要影响因素,撑杆长度增加,檩条及撑杆应力均会大幅减小,拉条应力则呈先增大后减小趋势;拉条截面变化对整体结构受力影响较小,随拉条截面直径增加,檩条及撑杆应力曲线保持平缓下降,拉条应力则更为敏感,曲线下降斜率较大;撑杆截面与撑杆间距对整体结构受力影响程度较低。最终,提出了满足改造用钢量最小的改造加固方案,且针对部分常见截面、跨度及设计荷载的屋面檩条,给出了对应的改造方案推荐表以便实际工程快速选用。