油气管道腐蚀断裂的机理分析

基于油气管道表面微裂缝在应力和腐蚀耦合作用下的扩展机理,根据Charles-Hillig模型用数值方法模拟了裂缝的动态扩展过程。研究的重点是确定裂缝扩展时的形态以及可以避免应力腐蚀现象的载荷和环境条件。数值计算结果表明,确实存在一个临界条件(范围),当应力和腐蚀环境条件在该临界范围内时,油气管道可以避免腐蚀断裂破坏。同时还部分解释了普拉德霍湾(Prudhoe Bay)石油泄漏事故的起因。     

岩石和混凝土一类材料的结构的有限单元分析中的本构关系

由于高速电子计算机的发展和普及,使用有限单元法对边坡、隧洞、地下厂房等岩石结构进行非线性分析广泛地开展了工作。在目前已经可以说,不论介质的本构性质如何复杂,只要能提出描述它的合理的本构关系,就可以使用有限单元法进行分析。也就是说,问题的困难不是计算方法而是对具有复杂特性的岩石介质建立本构关系。     

非线性有限元方程组的弧长延拓算法

研究工程结构因构件屈曲和材料软化导致的稳定性问题,就需要追踪结构的平衡路径。当采用非线性有限元进行分析时,传统的牛顿迭代法会在极值点和分叉点处失效,而弧长延拓方法能很好地解决这一数值计算难题。针对结构稳定性非线性有限元分析程序的编制,给出弧长延拓算法牛顿迭代的标准格式和两种实用的迭代格式,并讨论它们之间的关系。通过一个边坡稳定性的有限元分析,验证了实用迭代格式的有效性。     

减少单元刚度矩阵计算量的一种方法

在固体力学使用等参数单元的有限单元分析中,单元刚度矩阵的计算量是较大的。节省单元刚度矩阵的计算量也是提高程序质量的一个方面。本文给出的计算单元刚度矩阵的方法,可以减少计算量。 如果单元具有n个自由度和l个广义应变分量,在单元刚度矩阵     

流变地层地应力场中套管载荷的理论解

利用求解线性粘弹性问题的弹性粘弹性对应性原理,利用已有的弹性解,求得了考虑地层符合Kelvin流变规律的情况下,地应力场中套管载荷的理论解,并给出了松弛时间的解析表达式.研究表明,流变地层地应力场中套管载荷随时间变化,存在一临界时间,使得套管载荷有最值,当时间足够长时,粘弹性解与相应的弹性解一致.用套管弹性解定义的套管地应力载荷,稍低于流变地层中套管所受最大压力.因此在设计时,或者将弹性计算载荷适当增大,或者将安全系数适当增大,以保证套管安全.     

用稳定性理论和方法研究井壁坍塌问题

给出了钻井过程井壁围岩的应力场和位移场的解析解。在此基础上,建立了井壁压力和井壁位移的平衡路径曲线,提出井壁坍塌是一种极值点型失稳现象,澄清了石油工程中的一些问题。得到了井壁失稳的临界压力公式,并给出了气体钻井的适用条件。     

地质材料弹塑性本构关系的塑性势理论

介绍塑性势理论的由来、发展和现状。地质材料全过程应力?应变曲线在峰值前后具有不同的稳定状态, 因此其弹塑性本构关系必须在应变空间中表述。给出基于塑性势理论在应变空间和应力空间中的地质材料本构关系, 并讨论弹塑性耦合理论。当前在有限元位移法分析中, 常用的塑性势理论本构关系式是应变空间表述的实用形式。弹塑性耦合理论较为严密和完善, 但地质材料刚度劣化参数还需更多的实验数据支持。     

工程岩石类材料的不稳定性

基于非关联流动理论和弹塑性耦合理论, 研究工程岩石类材料的不稳定性。由于工程岩石类材料具有刚度劣化特性, 岩石类材料在软化塑性、理想塑性和低强化塑性情况下均可能呈现不稳定。对于弹塑性耦合理论, 可通过本构矩阵正定性的讨论, 得到工程岩石类材料的不稳定条件; 对于塑性势理论, 可通过本构矩阵对称部分的正定性来研究材料的稳定性, 能够得到相同的结果。