导管架平台损伤检测技术试验研究

在干态和湿态两种条件下,应用有机玻璃制导管架平台物理模型进行了损伤检测的试验研究,并采用模态应变能分解法对试验数据进行了分析处理,验证了该方法对于实际的模型能够识别出结构的损伤位置的可靠性.     

导管架海洋平台结构损伤诊断方法研究

基于标量型ARMA模态识别方法和遗传算法,研究了导管架海洋平台的结构损伤诊断方法。针对导管架平台的结构特点,利用模态的方向特点,有效地解决了模态识别误差对损伤诊断的影响。数值算例和物理模型试验表明,该方法的损伤诊断精度较高。     

基于应变模态变化率的框架结构损伤识别方法

主要研究基于应变模态变化率的损伤识别方法,以钢筋混凝土框架结构为研究对象,通过外激励作用获得结构真实的应变模态,以此建立损伤前后的应变模态图形及应变模态变化率直方图,并进行对比分析。结果表明:应变模态变化率对于框架结构的损伤敏感,能够判断框架结构的损伤位置及损伤程度。     

几种模态分析方法在结构无损检测中的应用

介绍了几种在结构无损检测中广泛应用的模态分析方法。通过对自升式海洋平台与斜拉桥损伤工况的模拟计算,比较并归纳了这些方法的适用范围和对不同结构破损检测的灵敏程度。鉴于灵敏度和计算成本二者常常不可兼顾,建议对同一结构采用多种方法进行损伤定位。     

基于模态参数的各种损伤检测方法的应用

以悬臂梁为例,研究基于模态参数的各种损伤检测方法的应用。通过数值模拟对悬臂梁进行模态分析,考虑了悬臂梁有不同位置的损伤和在同一位置有不同程度损伤的情况,从频率、振型等方面,研究不同的模态参数对损伤、损伤位置和损伤程度的敏感性,从而为在不同情况下损伤检测方法的选择提供依据。     

井架与底座连接刚度对钻机振动的影响研究

为定量研究井架与底座连接刚度对钻机振动特性的影响,推导了连接结构固有频率的计算方法,建立了深井钻机井架与底座的有限元模型。在ANSYS软件中利用Combin14单元模拟井架与底座之间的连接。经模态分析得到钻机在X方向的模态参数,发现在不同的连接刚度下,前3阶模态振型基本一致,但随着连接刚度的增加,各阶模态频率均增大,第2阶模态频率增加最明显,从最低2.582 Hz提高到3.045 Hz,提高了17.93%,而最大模态位移则从23.2 mm减小至15.9 mm,说明井架之间的连接刚度对钻机振动特性具有重要影响。为确保钻机具有良好的结构动态特性,应尽可能提高井架与底座及钻机其他部件的连接刚度。     

基于有限元动力模型的在役钻机井架仿真模型

为改善在役钻机井架仿真建模的精度,减小理论模型计算结果与试验结果之间的偏差,利用优化原理,基于有限元动力模型,建立了在役钻机井架仿真分析模型.依据简单实用原理,利用灵敏度分析方法确定了井架结构主要承载杆件的材料、截面形状和几何尺寸为待修正参数;以试验模态参数和理论模态参数之间的残差最小值构建优化修正函数,利用一阶搜索优化算法对待修正参数进行了优化和状态评估.以某型号在役钻机井架为例,利用该方法并结合线性屈曲法、几何非线性法、双重非线性法,对其进行了仿真建模和承载性能仿真分析,确定了该钻机井架的极限承载力、破坏形式及危险部位.仿真结果表明,经过修正后的有限元计算模型的计算结果与实验结果非常接近.说明该方法适合于对在役钻机井架的承载力预测和安全评估.     

基于Hilbert-Huang变换的海洋平台结构损伤识别研究

海洋平台在服役期间,由于各种因素的影响会出现不同程度的损伤,这些损伤不断累积,对结构安全造成了极大威胁。利用通用有限元分析软件ANSYS对波流联合作用下的导管架平台模型进行瞬态动力学分析,通过MATLAB编程实现对动力响应信号的Hilbert-Huang变换,得到信号的固有模态函数(IMF)、Hilbert谱和Hilbert边际谱。提出以损伤前后信号Hilbert边际谱置信度作为损伤指标,分析对比不同损伤程度下该损伤指标的有效性,并探讨了采样数据长度和波浪参数对该损伤指标的影响。研究结果可以为后续研究和工程应用提供参考。     

基于希尔波特—黄变换(HHT)的海洋平台结构模态参数识别

本文研究了希尔波特一黄变换(HHT)中的模态混淆问题解决方法的理论。建立海洋平台结构有限元模型,通过模态分析得到其理论模态参数;然后在瞬时荷载的激励下得到有限元模型和实际结构的振动响应,利用采用Fourier滤波器的HHT方法和采用改进伪信号技术的HHT方法识别其模态参数。结果对比表明,这两种方法都可以准确地识别结构的模态参数,采用改进伪信号技术的HHT方法对实际平台的模态参数识别结果相对更加准确、合理。     

X90超高强度输气钢管材料本构关系及断裂准则

针对试制成功的X90输气钢管,进行5种不同圆棒缺口的准静态拉伸试验及应力三轴度计算,发现由于试样缺口存在,应力三轴度值增加2.43倍,断裂应变减少29%,损伤应变能降低71%。利用常规拉伸试验机和Hopkinson拉杆试验装置进行不同应变速率拉伸试验发现,应变速率对断裂应变的影响相对较小,准静态和高速状态下,差异最大约10%。基于Johnson-Cook本构和失效模型,分别建立了考虑应变率效应的X90管线钢本构模型和考虑应变率、应力三轴度的失效模型;同时,基于损伤力学理论,得到了基于塑性均匀延伸率和损伤应变能的X90管线钢断裂准则。基于材料损伤应变能密度临界值不变假设以及试验数据,得到了X90管线钢断裂特征长度与应力三轴度、试样直径之间的关系式。     

一种基于页岩损伤规律的井壁坍塌压力确定方法

页岩的破坏有劈裂式、单剪切式、双剪切式等3种模式,而目前常用于预测井壁坍塌压力的Mohr-Coulomb准则仅适用于发生单剪切式破坏的井壁。针对该问题,首先基于最小耗散能原理和损伤力学,建立了包括页岩损伤演化方程、损伤阈值应变计算式、极限损伤变量计算式的页岩损伤力学模型;然后,以具有代表性的塔里木盆地群库恰克地区页岩地层标准岩心为研究对象,进行了常三轴抗压室内试验,并将试验得到的应力-应变曲线与理论曲线进行了对比分析,发现吻合较好;最后,将理论模型与室内试验结果相结合,研究了应变能密度与岩石破坏时应变、损伤阈值应变之间的关系曲线,并确定出维持井壁稳定的最低钻井液密度。分析认为,利用该种维持井壁稳定最低钻井液密度的确定方法,可以确定页岩地层的井壁坍塌压力。      

井下可变径稳定器本体振动特性分析

文章根据Lagrange方程推导建立了相应的振动数学模型和特征值计算式；并利用计算机辅助设计(CAD)软件UG．建立了便于计算的本体三维实体模型；采用有限元方法．利用大型CAE数值分析软件MSC／NAS—TRAN．建立了本体有限元模型．对本体的固有频率和振型进行了分析计算．所得结果为井下可变径稳定器的使用及可靠性分析提供了理论依据。     

损伤力学在粗面岩水力压裂裂缝延伸机理研究中的应用

水力压裂裂缝的研究一般应用断裂力学进行分析,但由于岩石不仅会发生弹性应变而且会发生损伤变化,应该把损伤力学和断裂力学结合起来研究岩石真实的破裂过程。在运用断裂力学分析裂纹的同时,介绍了裂缝的3种基本模式;在结合断裂力学的基础上引入损伤力学对粗面岩的裂缝延伸机理进行了研究,并分析了井壁上的应力、应变和损伤场的分布;结合辽河油田小龙湾地区现场情况,对相关的岩心进行应力试验,得到了粗面岩的抗压强度、弹性模量、泊松比和抗拉强度等相关的岩石力学参数;结合损伤力学,得到了粗面岩损伤的应力应变关系式和井壁上应力、应变及损伤场分布;得到的研究结果对粗面岩油藏的开发有重要的指导意义。     

基于波场数值模拟的瑞利波频散曲线特征及各模式能量分布

在实际地震瑞利波勘探中,由于各模式激发的能量不同,提取到的频散曲线的频段也不一样,有些频段因能量低,而不能被提取出来。因此各模式频散曲线的特征以及实际激发情况还需要通过时间域地震记录来分析。本文采用数值模拟方法,首先得到瑞利波场数值模拟记录,然后由这些记录提取瑞利波的频散曲线,将提取得到的频散曲线与由频散方程计算得到的频散曲线进行比较,分析不同模型由时域记录提取出的频散曲线的特征及其频带范围,归纳总结多种模型的多阶模式频散曲线特征及各模式在瑞利波场中的能量分布情况。     

圆柱形储液罐的轴对称振动特性

本文用解析方法对地上立式圆柱形储液罐的轴对称振动特性进行了研究,初步探讨了液体的可压缩性,罐的几何尺寸对储液罐轴对称固有频率的影响,并给出了计算固有基频的近似公式.对于盛不可压缩液体的储罐,本文用解析法计算出的频率值、振型与Haroun和Tayel用有限元法计算出的结果符合很好.计算表明:对于绝大多数储液罐,近似公式计算出的固有基频与解析值非常接近.     

基于Mohr-Coulomb准则的岩石损伤统计本构模型

通过损伤变量来建立合适的岩石本构模型可以更真实地反映岩石的破坏过程。基于岩石微元强度概率分布理论,以Mohr-Coulomb破坏准则作为分布参量,从理论上建立了岩石损伤变量演化方程和三轴条件下损伤统计本构模型,可采用曲线拟合法与极值法求解所建立模型的参数。用试验结果对所建模型进行了验证,较好的吻合性说明所建模型是合理的。研究表明,用Mohr-Coulomb准则作为统计分布变量建立的损伤模型能够较好地反映岩石内部缺陷分布和变形特征,真实反映岩石强度受应力状态影响的现象,在岩石破碎和井壁稳定等方面具有一定的应用价值。     

煤储集层起裂强度和损伤强度的各向异性特征

综合采用裂纹体积应变法和声发射法分析了煤储集层起裂强度、损伤强度、破坏模式和声发射特征的各向异性特征.研究表明,煤储集层抗压强度、起裂强度和损伤强度均表现出明显的各向异性特征,抗压强度随层理倾角的增加而减小,但层理倾角为45.与90.时抗压强度相差不大,起裂和损伤强度均随层理倾角的增加先减小后增大,层理倾角为0.时起裂...     

成像测井解释模式探讨

从地层微电阻率扫描成像及井周声波成像测井的原理及研究现状出发,以大量的第一手资料为基础,结合国内外的成像测井研究成果,探讨建立了成像测井解释模式的基本方法,阐述了各种成像测井解释模式的含义,分析成像测井解释模式所代表的地质意义。从成像图的颜色、形态、地球物理意义,地质意义出,以形态分类为主线,地质意义为核心,将像解释模式划为４类：Ⅰ类模式按有无地质意义分类,Ⅱ类模式按形态分类,Ⅲ类模式基本按颜色分