径向载荷作用下的管道塑性失效力学模型与实验分析

针对野外埋地敷设的输油管道发生断裂、泄漏等较大破坏时,使用管道挤压截流装置,将管道快速压扁以阻断流油的问题,运用塑性变形理论和虚功原理,建立了一个受均匀径向载荷作用下的管道挤压变形模型,并且对管道塑性变形进行了分析计算,得到了管道挤压所需的载荷量。并使用18 mm宽度的刀口对325 mm×6 mm的X60钢管进行挤压实验,得到了管道挤压的载荷位移曲线。将得到的实验数据与理论数据进行对比和验证,理论数据与实验数据结果吻合。该模型可用于计算不同规格管道挤压所需的载荷量,为管道抢修工作提供理论和实践参考。     

一个简化的瞬态油气两相流模型

给出了一个简化的油气两相流瞬态模型。模型中对控制方程组中的动量平衡方程作了局部平衡假设，采用交错网格和隐式离散格式。该模型适用于任意角度管道，而且适用于油气两相流管线中可能发生的各种流型。与实验数据的比较表明，该简化模型可以满足工程需要，但计算量要比同类复杂模型少得多，有重要的工程应用意义。     

流型、流态变化对含蜡热油管道设计计算的影响

含蜡热油输送管道的设计通常忽略流态流型转变的影响,按照我国常用的简化算法——平均油温法进行计算,会造成较大的计算误差.为精确计算热油管道输送过程中含蜡原油流态和流型的转变对含蜡热油管道设计计算的影响,对不同流态流型应用不同的摩阻计算公式,建立了热油管道温降和压降计算的数学模型,并进行了含蜡热油管道设计计算.计算结果表明:采用简化算法与精确计算相比有较大的误差,流态和流型的变化对沿线压降的影响较大.建议含蜡热油管道的设计计算中考虑流体流态和流型的变化.     

不同约束条件下瞬态流动对输流管道动力学的影响

应用有限元软件ANSYS对不同约束条件下的输流管道进行瞬态流固耦合动力学分析和模态分析,得到输流管道在不同约束条件下管壁特征点的位移图和计算迭代曲线以及管道的固有频率,分析不同约束条件下瞬态流动对输流管道动力学的影响.结果表明,通过改变管道的约束方式可以减小管壁位移和应力,管壁的最大位移和最大应力以及特征点的位移和加速度的绝对值有关,考虑流固耦合会使管道的固有频率降低.     

火箭炮闭锁机构工作过程瞬态动力学分析

为了探索火箭武器闭锁机构解脱过程中火箭弹与定向器间动态冲击载荷对发射系统的影响规律,该文采用瞬态动力学方法分析了闭锁机构在瞬态冲击载荷作用下的性能及运动规律,计算结果揭示了定向钮、定位环和闭锁体等零部件的受力、变形及相互间动态响应情况。研究表明,闭锁机构与火箭弹间的载荷具有显著的瞬态特性,定向钮和定位环上载荷的变化频率达2 kHz;指出闭锁机构的设计与优化应采用瞬态力学方法。     

李雅普洛夫直接方法在电力系统瞬态稳定性研究中的应用

本文开发了一种用于大型电力系统瞬态稳定性研究(包括磁通衰减效应和自动电压调节器)的计算方法。这种方法以系统瞬态能量的分析为基础,同时也考虑到系统扰动的性质,改善了李雅普洛夫直接方法应用中的保守性。     

T型管湍流穿透现象的热流固耦合疲劳分析

在石油、化工、核电等管道系统中存在大量T型管道，由于其主支管流体的流量及温度存在差异导致产生湍流穿透现象，引发T型交汇处温度与速度场波动，进而可能诱发管道热疲劳问题。首先使用大涡模拟（LES）方法计算湍流穿透工况下管道内流场各物理量的时空演变规律，结果表明在支管轴向无量纲高度H=4截面处温度波动最为强烈；然后建立瞬态热流固耦合计算过程，将面压力与体温度动态加载到固体域，得到管道应力分布情况，找出危险点所在位置为轴向H=0截面内壁面；最后使用雨流计数法对危险点应力波动信息进行统计学分析，依据Goodman曲线得到等效对称循环载荷，根据线性疲劳损伤累积准则对危险点疲劳寿命进行评估，最终得到管道的疲劳寿命。     

引射器活门调节机构的流固热耦合特性

针对船用燃气轮机引射器活门调节机构多场耦合下的结构强度问题,建立了引射器三维流场以及活门阀片的结构模型,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,分别对流场进行了稳态与瞬态仿真分析.将瞬态仿真的结果作为有限元模型的边界条件,进行了包含热、气动和离心载荷的顺序单向流固热耦合分析.结果表明,相较于稳态仿真,瞬态仿真结果的趋势相近但压差更大.时变载荷的稳态求解,可能导致强度的估计不足.对活门调节机构而言,热载荷对机构阀片的变形、应力起到主要作用,气动载荷所导致的弯曲应力可以抵消一部分热载荷导致的弯曲应力,而离心载荷对机构的影响较小,可以忽略.所采用的分析方法可用于引射器活门调节机构等典型运动调节机构的结构设计与优化.     

针对气云爆炸的控制室载荷安全系数

对控制室爆炸载荷的研究主要包括建筑设计载荷与概率爆炸载荷两个方面,并未充分考虑输入参数与计算模型的不确定度对输出结果的影响,采用GDS系统对气云进行探测时,难以保证设计指标的保守性。基于不确定度理论,通过分析气体泄漏扩散以及气云爆炸过程,提出控制室等受体爆炸载荷的安全系数计算分析方法。选取对爆炸后果影响较大的输入参数,利用拉丁超立方抽样法确定输入样本,基于高斯扩散理论提出等价云体积计算模型,通过多能法的应用得到气云爆炸的冲击波超压作为输出,分别利用蒙特卡洛方法与Sobol指数法计算其不确定度与参数敏感度,进而得到安全系数。结果表明:应用于某LNG罐区,依据实际工况选取不确定性参数及其取值区间后,可定量得到泄漏场景下的安全系数;考虑安全系数后,可增强受体爆炸载荷分析的保守性,有效提高对事故的防控能力,并为GDS系统探测提供依据。     

某型飞机翼身主接头的载荷分配研究

针对目前军用飞机多数采用理论计算值进行细节分析的问题，主要研究了一种由试验数据确定翼身对接接头载荷的方法。该方法以测量的应变值为基础，由拟合的曲线方程计算接头载荷，并与试验时施加的总载荷对比。其简化了计算程序，同时也有很高的可信度。     

径向载荷作用下的管道泄漏塑性分析及应用

在管道高静压区特殊地段抢修施工之前,将管道压扁,能够在短时间内最大限度减少或者止住油品泄漏危害。基于管道塑性变形规律和能量原理,利用"Bow-tie"管道塑性变形计算模型,对管道在径向挤压和管内泄漏余压作用下的塑性变形进行分析计算,计算管道挤压所需载荷量。结果表明,管道挤压载荷变化呈现"s"形递增,为管道挤压抢修提供理论和实践依据。     

用多重网格法研究内燃机的进气过程

文中论述了用多重网格法研究多缸内燃机进气管内气流运动的瞬态过程。利用非线性方程全近似格式的多重风格法并结合特征线法对管内的汽流运动进行了数值计算,直观地描述了多缸内燃机各管段内气体流动的瞬态过程,并分析了转速、管道长度和管径等参数对进气特性的影响。     

模块化海上平台连接器的动力响应研究

采用刚性模块刚性连接器（RMRC）模型对模块化海上平台连接器的动力特性进行了研究。在该模型中,将由模块拼装而成的海上平台看成一个整体结构,而连接器的载荷简化为结构相应剖面的载荷。基于三维势流理论,通过引入“高频低速”的假设,推导了低航速浮体在波浪中运动及载荷响应分析的理论和方法。计算了2种海况、4种结构尺寸、7种浪向角下结构连接器的载荷响应,得到了连接器动力响应与海况、结构尺寸及浪向角之间的关系和规律,为模块化海上平台连接器的设计及使用提供了有益的借鉴。     

端铣加工工件变形仿真预测方法研究

研究端铣加工变形的仿真预测方法.将理论计算与有限元方法相结合,提出采用加工过程离散与载荷等效的方法将瞬态铣削力和瞬态铣削热作为动态载荷施加于工件的有限元模型上,应用间接热-结构耦合场分析方法,模拟复杂工件的三维铣削加工过程.预测了工件在铣削力和铣削热作用下的变形情况.通过实例仿真及分析结果与实际加工情况的对比,验证了所提出的仿真预测方法的可行性与有效性.     

气液两相流管道泄漏流场特性数值模拟分析

气液两相流管道声波泄漏检测技术在研究过程遇到流动参数无法准确测量难题,不能充分了解泄漏声源特性,阻碍了声波泄漏检测技术的发展.基于多相流体流动过程中声场和流场是密不可分的,且两者之间相互作用、相互影响.为补充实验研究和理论分析不足,利用ANSYS软件,建立了简化的管道泄漏几何模型,采用Fluent动网格技术和自定义函数编程实现气液两相流管道泄漏开启过程和完成的流场模拟.通过对比分析泄漏流场各参数变化分析得到泄漏声源特性,与理论相验证.进一步分析分层流、波浪流、段塞流三种流型下泄漏过程流场参数变化,得到各流型泄漏开启过程的声场变化,深入探讨气液两相流管道泄漏声源产生机理,为声波检测技术提供理论支持.     

回注系统耦合振动机理

针对某气田污水回注泵、管系统出现的局部管道泄漏问题,对整个回注系统进行了现场振动测量,并分别使用一维计算流体动力学程序(CFD)和三维有限元程序(FEM)对管道结构与流体流动间产生的流、固两个物理场之间的相互作用进行独立求解。将CFD计算获得的管道系统各部位流体脉动力作为载荷施加于FEM计算模型中,分析流体激励作用下的结构响应特性。结果表明：管道振动频率与柱塞泵的作动频率相近,多处管道的固有频率相同或为该频率的整数倍,验证了振动主要由柱塞泵的低频强脉动载荷和管道局部刚度不足共同导致。此外,通过数值分析确定了管道系统中高应力点的位置,可为工程问题的预测和改造提供有力支撑。     

水深对超大型FPSO水弹性响应的影响

结合三维势流理论和有限水深复合格林函数,计算了浅水超大型浮式生产储油系统(FPSO)水弹性响应.该方法首先实现有限水深复合格林函数及其偏导数的数值算法,将其根植于三维势流理论中,形成了用于浅水海洋浮式结构物三维水弹性分析的方法.本文对一艘浅水超大型FPSO进行了数值计算,计算结果表明,船体的振动效应对不同波浪载荷产生不同的影响.     

多支点变刚度轴支承载荷的灵敏度

多支点轴支承载荷的分配直接影响设备的安全运行 ,各支承的标高是影响支承载荷分配的主要因素 ,只要建立了支承载荷对支承标高变化的灵敏度矩阵 ,便可方便地求得不同标高下的载荷分配 .传递矩阵推算方法需进行载荷和轴的简化才能求解 ,当载荷复杂且轴刚度变化大时便无法准确计算 .作者在不进行载荷和轴系简化的情况下 ,建立一种变刚度静不定梁的通用模型 ,推导出该梁任意截面的转角和挠度变形的一般方程 .由变形方程得出静不定梁求解的求解矩阵 ,导出支承载荷计算的灵敏度矩阵和线性公式 ,并对回转窑进行分析和计算 .研究结果表明 :该方法避免了由于载荷和轴系简化引起的计算误差 ,计算精度高 ;计算中对轴端支承形式也没有限制 ,是一种计算支承载荷灵敏度矩阵的通用方法     

桥式起重机桥架动载荷和动刚度

本文以桥式起重机桥架、吊重系统的固有频率为基础,分析起重机的动载荷和动刚度,确定了动载荷及动刚度表达式,明确了静、动刚度的关系,简化了设计方法.通过实测结果与理论计算值相近.证实了本文推荐式的正确性和实用价值.本文可供设计中参考     

基于虚拟迭代的空调管路疲劳寿命预估方法

文章采用试验与仿真相结合的手段,提出了对时变工况下变频空调管路疲劳寿命进行估算的新方法。在对变频空调器转子压缩机排、回气管口进行振动测试的基础上,采用虚拟迭代的方法对时变工况下的转子压缩机载荷激励进行识别,并使用迭代算法逐步修正载荷激励,保证反求载荷的准确性与可靠性;基于识别的载荷激励,采用瞬态动力学分析求取危险节点的应力谱,使用雨流计数法、基于Miner累积损伤理论估算出危险节点的疲劳寿命。