深水顶端张紧立管疲劳寿命研究

深海环境中的立管所处海洋环境非常复杂,受到风、海浪、海流、潮汐、地震、海冰作用以及上端浮体运动的影响,不断变化的载荷容易引起立管的疲劳损伤。采用ABAQUS中的海洋工程模块AQUA对张力腿平台顶端张紧立管在张紧力、波浪和海流共同作用下的动力响应行为进行了数值仿真研究。在此基础之上,结合BS 7608和DNV RP C203给出的S-N曲线,计算了顶端张紧立管各节点的疲劳寿命。结果表明,由于顶张力以及波浪和海流的联合作用,海平面以附近处节点的立管截面为危险截面,最容易发生疲劳破坏。     

深水立管柔性节点选型设计研究

研究了深水立管系统柔性节点的应用场合、关键构件、安装方法、选型原则等基本技术问题,通过对国外文献的搜集、整理、翻译和消化,对这些问题有了比较系统的认识。研究表明柔性节点最主要的应用是SCR立管悬挂,球形模压弹性轴承是柔性节点的关键构件,在柔性节点安装中要求严格保证第一焊缝质量,柔性节点选型主要考虑轴向张力、介质压力、偏角、转动刚度和尺寸等因素。     

深海钢悬链立管应力接头的多轴疲劳分析

为了探讨对深海钢悬链立管顶端应力接头更加准确而有效的疲劳分析方法,采用了多轴疲劳理论进行寿命估算.应力接头连接立管和平台长期处于海洋环境载荷及海洋腐蚀之下,非线性特征明显,疲劳问题突出.首先对钢悬链立管进行海洋环境载荷下的时域总体动力分析,然后对应力接头进行局部分析,最后利用多轴疲劳理论对应力接头进行寿命估算和初步的参...     

海洋深水立管涡激振动实验研究的发展状况

在海洋环境中,涡激振动(VIV)是流体固体藕合作用的结果,也是流体力学和结构力学的融合;但是耦合的作用力会降低立管寿命,立管一旦发生疲劳破坏,原油的泄漏不仅会使工程蒙受损失,还将引发严重的环境污染和二次灾害,因此深海立管的涡激振动在立管设计中是一个需要考虑的重要因素,近几十年里科研人员在此方面做了大量的研究工作。笔者以海洋立管为研究对象,总结了在流体和结构方面国内外学者对海洋立管涡激振动上的研究成果。为更进一步的海洋立管涡激振动研究提供了理论依据。     

海洋立管涡激振动位移响应测试方法及试验研究

海洋立管涡激振动会使立管产生疲劳破坏.实时监测应变并通过应变数据转化为立管的位移,从而可直观、准确地判断海洋立管的状态,预知可能发生破坏的位置并采取应对措施.建立了数学模型,通过理论分析立管的挠度曲率与应变、位移存在的关系,进而拟合立管的挠度曲线.基于挠度曲线的边界条件以及广义最小二乘法确定挠度曲线未知数的求解方法.设计试验方案,搭建试验平台,通过光纤光栅应变传感器及解调仪获得试验数据,求解挠度曲线.并通过试验过程中位移的测量值来验证位移计算值的正确性及可行性,试验结果表明:位移的计算值精度能够满足工程上的要求,该方法可作为检测立管涡激振动的一种方法.     

深水起重铺管船起重工况运动响应与附加动力载荷研究

为研究深水海洋工程船起重工况下的吊索附加动力载荷,选取我国第一艘深水起重铺管船"海洋石油201"作为研究对象,运用三维势流理论以及基于三维面元法的水动力程序分析了船舶的运动响应传递函数,进行了起重工况下运动响应短期预报,推导了吊头运动下的吊物运动方程,计算了载荷传递函数,并利用短期预报公式计算了吊索附加动力载荷短期预报值分析.该研究为起重铺管船的设计提供了参考,并提供了一种适合深水起重船附加动力载荷计算的可行方法.     

钢悬链线立管舷侧安装过程动力学仿真及耦合分析

钢悬链线立管是目前最主要的深水油气开发立管形式之一,在钢悬链线立管的安装过程中,钢悬链线立管极有可能发生大变形导致其拉力与弯矩过大造成管道屈曲变形甚至安装缆绳断裂破坏。本文以陵水17-2工程中钢悬链线立管舷侧安装作业为依托,基于船舶时域运动学理论与有限元法,建立了船舶-钢悬链线立管-安装缆绳动力学模型。首先分析了5个安装阶段时的钢悬链线立管与安装缆绳的静拉力与弯矩情况,其次针对设计海况,在考虑船舶、钢悬链线立管与安装缆绳耦合作用时,对船舶运动与钢悬链线立管的受力与弯矩进行了计算。研究结果表明:在安装过程中钢悬链线立管的拉力与弯矩受船舶运动影响较大,此次研究的耦合动力学模型可以为钢悬链线立管的安装作业设计及施工风险分析提供一定的参考。     

软土地基中包裹碎石桩地震动力响应数值模拟研究

包裹碎石桩是将碎石桩包裹在土工合成材料中,通过土工合成材料的径向约束作用,减少碎石桩的变形,提高其在软土地基中的稳定性。使用有限差分程序FLAC3D进行模拟,研究地震荷载作用下软土地基中包裹碎石桩的动力响应。数值模型采用考虑滞回特性的非线性弹塑性模型模拟碎石桩和软土,使用线弹性土工格栅单元模拟土工合成材料。利用振动台试验结果验证三维动力数值模型,然后开展参数分析,研究筋材刚度、软土剪切模量、路堤荷载等参数对软土地基中包裹碎石桩地震动力响应的影响规律。数值模拟结果表明：随着筋材刚度的增加、软土剪切模量的增加、竖向荷载的减小,碎石桩的沉降及筋材应变和土体的剪应变也显著减小,土工合成材料包裹筋材可以有效提高碎石桩的抗震性能。     

隔震结构动力反应研究

从结构动力学的基本理论出发，针对动力系统的不同频率比，分析了位移解中受迫振动和伴生振动的变化规律。同时，根据隔震结构的动力特性，采用简单的力学模型，基于数值分析结果，考察了隔震结构的动力反应。分析结果表明，对于频率比不大的动力系统，由于阻尼的作用，伴生自由振动很快衰减，故在研究中通常将其忽略。而对于隔震结构，由于其自振周期较长，伴生振动部分占有较大的比例，不能忽略。     

无料钟炉顶布料溜槽使用寿命研究

讨论了影响布料溜槽使用寿命的若干因素,提出了延长布料溜槽使用寿命的几点改进意见．     

气体爆炸载荷作用下抗爆容器的动力学响应

首先对抗爆容器内气体爆炸载荷进行了研究分析,利用非线性有限元软件ANSYS和Von Mises屈服准则对抗爆容器在气体爆燃和爆轰两种不同情况下的动力学响应进行了强度分析,得到了抗爆容器特征点的等效应力时间曲线和主要部位的等效应力云图以及壳体变形特征。在爆炸载荷作用下,抗爆容器在容器与接管以及与支撑板连接部位出现较高的峰值等效应力。和爆燃载荷相比,爆轰载荷条件下抗爆容器各部位的峰值等效应力大得多。抗爆容器在爆燃载荷作用下处于弹性变形范围,处于安全状态;在爆轰载荷作用下,容器局部发生塑性变形并进入塑性屈服,但由于材料的应变率强化效应,可以认为该容器整体上还是安全的。     

不同爆炸载荷作用下加筋板的动态响应分析

主要仿真分析了3种爆炸冲击载荷作用下加筋板动态响应的异同。利用有限元分析软件LS-DYNA,模拟了加筋板在矩形、三角形、指数形等3种冲击载荷作用下的动态响应。通过比较加筋板压力、等效应力、位移等参数,分析得出:在3种冲击载荷强度和冲量都相等的情况下,目标板前期阶段的动态响应基本相同;对整体破坏效果而言,矩形冲击载荷的破坏效应最大,三角形载荷次之,而最能体现爆炸冲击载荷特征的指数形载荷的破坏效果则最小。     

单值动态矩阵控制的仿真研究

动态矩阵控制在工业中有着广泛的应用 ,为了提高动态矩阵控制算法的实时性和简化其算法 ,在双值动态矩阵控制的基础上 ,提出一种新型的动态矩阵控制 ,即单值动态矩阵控制 ,该算法只选取一个预测输出值 ,由二次性能指标计算控制量 ,通过反馈校正输出误差 ,并分析单值动态矩阵控制算法各参数对系统动、静态性能的影响 ,给出了参数的选择规则。仿真试验表明 ,它较传统的动态矩阵控制算法计算速度快 ,实时性强 ;且控制算法和参数的选取规则较双值动态矩阵控制算法简单 ,通过对参数简单合理的选择 ,就可得到好的控制效果 ,同时具有较强的抑制干扰能力     

高速凸轮从动系统的动态设计

讨论了如何建立描述高速凸轮从动件系统的数学模型, 即建立一个或几个微分方程式, 同时提出用状态变量法求解位移和速度响应的方法。为高速凸轮机构实际工程设计提供可靠的理论据和设计方法。     

格构式塔架顺风向风振响应简化计算

基于格构式塔架顺风向一阶广义荷载谱解析模型,提出了格构式塔架顺风向风振响应简化计算公式,这些简化公式将求格构式塔架顺风向风振响应的复杂积分变为简便的代数运算.分别应用简化公式和随机振动理论的频域积分计算求得了三种典型格构式塔架顶部位移和加速度均方根响应值,将简化公式计算结果与积分计算结果相比较,相对误差都在5%以内.因此,本文提出的简化公式有较高的精度.     

碳酸盐岩顶部注气重力驱提高采收率实验研究

针对我国大部分背斜构造、断鼻构造、盐丘构造和潜山构造油藏,注水开发过程中容易形成"阁楼油",降低最终采收率的问题,采用顶部注气重力非混相驱替过程能够推移油水界面至生产井底之下,提高最终采收率.对顶部注气重力非混相驱替过程进行实验研究,对比分析水平注气和顶部注气驱替过程,结果显示顶部注气驱替过程采出程度均高于水平注气驱替...     

连续随机结构的动力反应和可靠性分析

本文用摄动法对广义一维连续随机结构在随机荷载作用下的动力反应和可靠性进行了研究，提出了动力反应和基于机抗力动力可靠性的计算公式。