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1.
已有的管道极限弯矩承载力解析方法忽略了截面的椭圆化变形,且假设管道截面达到全塑性抵抗力,这对于薄壁管道是不合理的。针对这些不足,在已有解析解的基础上,考虑管道截面塑性区的椭圆化变形以及管道轴向与环向材料的各向异性,推导了管道在内压、轴向力和弯矩联合荷载作用下的极限弯矩承载力解析解。并通过定义材料屈服后不同的广义模量,提出了管道极限弯矩承载力的上限解析解和下限解析解。在此基础上,研究了材料各向异性系数、径厚比以及初始荷载等参数对极限弯矩承载力上限和下限解析解的影响,并得到了一些有益的结论。 相似文献
2.
为探究轴压作用下双金属复合海底管道的组合作用与承载性能,对双金属复合海底管道进行了试验研究和理论分析。开展了不锈钢衬管材料性能试验,对比了国际主流不锈钢本构关系模型和试验结果。利用ABAQUS建立了精细化的双金属复合管道轴压试验有限元模型,系统研究了关键参数如复合工艺产生的环向复合应力、钢管初始缺陷幅值等对双金属复合管在轴压作用下力学性能的影响规律。通过对比已有轴压双金属复合管道试验结果,验证有限元模型。基于验证的有限元模型,对轴压作用下双金属复合管道的组合作用以及径厚比和材料强度对承载力的影响进行了分析。结果表明双金属复合管道的轴压极限承载力主要取决于基管的截面屈服荷载,并随着管径和材料强度的提高而增大。并依据分析结果对双金属复合海底管道的设计提出建议。 相似文献
3.
提出一种随机分布点蚀损伤的模拟方法,模拟点蚀在构件表面的随机生长过程,并建立了随机态点蚀损伤圆管截面的有限元分析模型;设计了三个受不同腐蚀深度点蚀损伤的圆管构件,并开展轴压试验,利用试验结果校验有限元模型的计算精度;在多种腐蚀情形下(点蚀强度和腐蚀深度变化),研究点蚀分布模式变化引起的极限强度退化及其变异性;比较随机分布点蚀模型与传统腐蚀模型(规则分布点蚀和均匀腐蚀)在计算强度和结构失效行为方面的差异。研究结果表明,点蚀的随机分布模式会引起显著的极限强度变异,且蚀坑深度越大,强度变异越大,蚀坑分布造成的强度极差与强度均值相比达到5%;随机分布点蚀相比于传统腐蚀模型,除了引起更为严重的强度削减,还会改变结构的破坏模式。提出的随机点蚀损伤的模拟方法,可替代昂贵的构件试验,应用于评估点蚀损伤圆管截面的极限强度,增强评估结果的可靠性。 相似文献
4.
针对构件外表面局部区域遭受随机点蚀损伤的圆管截面,考虑点蚀随机特性的影响,建立包含点蚀坑细节的精细有限元模型;在多种腐蚀强度下,研究局部腐蚀的点蚀区分布位置(沿轴向和周向分布位置变化)及其形状(点蚀区长度和宽度独立或联合变化)影响轴压极限强度退化的规律;并比较局部随机点蚀与局部均匀腐蚀引起构件极限强度退化的差异。研究结果表明,尽管局部随机点蚀与最大初始几何缺陷的耦合作用会使极限强度的退化趋于严重,但是总体而言点蚀区分布位置变化对圆管极限强度的退化没有显著的影响。此外,同等腐蚀体积和腐蚀面积下,相比于长窄式局部腐蚀,短宽式局部腐蚀会引起更严重的极限强度退化,在严重腐蚀情形下后者导致的强度退化会高出25.5%;相比于局部均匀腐蚀,局部随机点蚀会导致更剧烈的极限强度退化,其不利影响可高出20.7%。 相似文献
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海洋平台结构系统可靠性分析 总被引：6，自引：0，他引：6
本文研究了对三维模型的导管架平台结构系统可靠性评估方法。在极值载荷条件下，分别以极限冲剪应力及屈曲临界应力作为管节点及杆件的极限强度，采用增量载荷法建立失效模式安全余量方程。同时研究了求取结构系统主要失效模式的自动算法及计算系统失效概率的方法。作为一个算例，运用作者开发的计算机程序，对一固定式导管架平台进行了可靠性分析，验证了本文方法对开展三维模型平台结构系统可靠性评估是可行的。 相似文献
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倾斜杆件上的波流力谱——实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
海洋结构中,大部分结构均由杆件组成的。对于垂直杆件上的波浪力,人们已经做了大量的理论和实验上的研究工作,得到了相当多的观测资料,建立了比较实用的计算方法。实际海洋结构上的杆件,一般都或多或少地倾斜着,垂直杆件只不过是倾斜杆件的一种特例。因此,波浪、水流对倾斜杆件的作用问题,更具有其广泛性和代表性。但由于倾斜杆件上波流作用力的复杂性,这一方面的研究,尤其是不规则波浪作用下的研究,至今见到的工作较少。实际工程计算中,往往借助于垂直桩柱下的资料和方法进行。 相似文献
7.
本文根据作者提出的线性化方法,对于斜向波浪和水流作用下水平杆件上的拖曳力做了线性化。根据线性波浪理论,求得了水平杆件上和整个杆件上的力谱矩阵。整个杆件上的力谱矩阵可通过单元波力谱与波向影响函数而得到。计算表明,波浪方向对力谱的影响较水流方向的影响更为显著。 相似文献
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初始几何缺陷被认为是影响管道极限承载力和稳定性的重要因素,但是大部分的管道力学特性研究都没有考虑初始缺陷的影响。基于管道几何尺寸测量机,获得管道的壁厚和直径沿轴向以及环向的分布规律。据此建立了四个三维实体有限元模型,分别为完好管道模型、只考虑直径缺陷的管道模型、只考虑壁厚缺陷的管道模型以及考虑所有缺陷的管道模型。分析了初始缺陷对管道的极限内压承载力、极限轴力承载力和极限弯矩承载力的影响。结果表明,直径缺陷对管道的极限内压承载力影响较大;壁厚缺陷对管道在复杂荷载作用下的极限弯矩承载力影响较大。 相似文献
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《海洋通报(英文版)》2019,(2)
深针对深海装备在深海高压环境下安全稳定运行的需要,以深海高压环境下的往复运动用组合密封结构为对象,研究不同海水深度、轴的不同往复运动速度对组合密封结构密封性能的影响,探明在不同工况下往复运动组合密封结构密封性能的变化规律。研究表明:在往复运动组合密封结构中,O形橡胶密封圈的Von Mises应力与主接触面上的接触应力的作用点随往复运动方向的变化而同向变化,且O形橡胶密封圈的Von Mises应力及接触应力随着海水深度的增大而逐渐增大;同时,在轴上行过程中,O形橡胶密封圈的Von Mises应力大于轴下行过程中的Von Mises应力,使得轴上行过程更易引起O形橡胶密封圈松弛与疲劳;而轴的往复运动速度对O形橡胶密封圈的Von Mises应力及接触应力的影响并不显著。研究结果为深海高压环境下组合密封结构几何参数的选择与优化设计提供理论指导与技术支撑。 相似文献
10.
基于向量式有限元法对钢悬链线立管初始几何位形及内力进行了建模和求解。向量式有限元是以向量式力学与数值计算为基础的一种结构行为分析的创新性方法。本文提出了一种初始位形建模新方案,将立管离散成一系列质点的集合,质点间用只承受内力而无质量的弯曲杆件元连接,采用牛顿第二定律来表达质点的运动行为,并用中央差分的显式积分法求解质点各时刻的控制方程,编制相应Matlab求解程序。与他人研究对比分析了三种立管形式,结果表明基于向量式有限元的位形求解方案是可行和正确的,分析了该方法所具备的优势,为悬链线立管初始位形和内力计算提供了一种高效的数学模型及可靠稳定的数值模拟方法。 相似文献
11.
提出一种产生局域空心光束(bottle beam)的新方法,它是在传统的轴棱锥底面上放置一个环形障碍物.平面波入射到带有环形障碍物的轴棱锥底面时,将在轴棱锥产生的最大无衍射距离内形成bottle beam,而在bottle beam的前后仍然保持无衍射贝塞尔光.通过变化障碍物大小及轴棱锥底角实现bottle beam尺寸的控制.利用衍射理论描述了平面波经带有环形障碍物的轴棱锥产生bottle beam的原理,分析和模拟了传输过程中不同位置的截面光强分布及整个过程的三维光强分布,并给出相关的实验结果.研究结 相似文献
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以由不同直径、杆件方向和长度的圆柱形水下杆件构成的桁架式近海结构物为对象,提出了考虑流固耦合的结构物波浪栽荷和动力响应的数值分析方法:首先逐一计算组成桁架式结构的每一杆件的渡浪力,然后对这些单一杆件的波浪力进行叠加来得到结构物的整体渡浪载荷.同时利用时域分析方法求解结构物的动力响应.算例表明:与考虑流固耦合情况下的平台波浪载荷和动力响应计算结果对比,忽略辅助杆件响应贡献的计算结果与之存在较大差异;不考虑流固耦舍情况下的计算结果在结构物的固有周期附近与之差异较大,在远离固有周期的区间则差剐不大.对平台进行分析时有必要记入辅助杆件的响应贡献.并且考虑流固耦合的影响. 相似文献
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水下生产系统跨接管结构极限承载能力分析 总被引：1，自引：0，他引：1
跨接管是水下生产系统的主要构件之一,水下地形变化易导致跨接管两端承受较大边界位移载荷,对水下生产系统的结构安全性产生不利影响。研究并分析了端部相对位移载荷作用下跨接管结构的极限承载能力及跨接管失效模式的特点,表明整体轴向压缩位移分量是导致跨接管结构发生极限破坏的主要因素。在此基础上考虑了内表面周向裂纹对跨接管极限强度的影响。分析结果表明:当裂纹较小时,因弯管截面的椭圆化和塑性屈服,轴向压缩位移很容易使跨接管发生整体压缩失效;当裂纹较大时,因为裂纹韧带区的高应力效应,跨接管会在整体压缩失效之前达到极限状态;最终失效模式取决于裂纹的位置及大小。 相似文献
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近海固定平台碰撞强度静力分析 总被引：1，自引：0，他引：1
本文较全面地分析了近海钢质固定平台受碰撞时的承载能力。从塑性力学极限理论中的上下限定理的对偶原理出发,作者提出用对偶变分原理求解圆柱薄壳极限载荷的新理论,提出用逐步逼近-惩罚线性规划求解空间刚架的极限载荷的新方法。作者也推导了变截面、线性运动强化材料的两端刚固梁的力-位移计算公式。最后全面地综合分析和计算了平台结构受碰撞时的三种变形(腿柱局部变形,腿柱总变形及整个平台的变形),从而获得平台的塑性变形能。本文为设计师进行固定平台的碰撞直接设计提供了可靠的理论根据和有效的计算方法。 相似文献
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开孔沉箱孔洞周围存在以三轴循环应力为特征的复杂承载区，其中混凝土损伤速度远大于单轴应力条件，局部疲劳损伤快速累积使结构整体承载能力迅速下降。考虑迎浪面入射波浪与消浪室内反射波浪的循环作用，针对开孔区域复杂应力状态下的疲劳损伤问题，基于不可逆损伤力学发展的数值计算方法模拟开孔板疲劳过程，得到循环荷载作用下不同类型开孔板的损伤演化历程，并计算损伤后整体结构极限承载力大小，通过综合对比孔洞损伤发展规律和结构极限承载能力，建立了疲劳作用下开孔沉箱极限承载能力判断依据。现有规范依据设计使用年限、波浪条件、作用效应组合等确定材料与结构强度，但并未充分体现开孔结构的优势与承载特点，在此基础上文中补充了开孔结构的优化设计以及实际寿命判断。 相似文献
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运行在恶劣环境中的海底管道,往往受到内压、轴力和弯矩等复杂荷载的联合作用。腐蚀会导致管壁局部变薄,降低管道极限承载力。为保证管道安全高效运行,准确预测和分析复杂荷载作用下的塑性极限承载力和变形行为就显得尤为重要。考虑大应变和大变形、应力强化和材料非线性,运用数值仿真软件建立腐蚀缺陷管道的三维实体有限元模型,在全尺寸管道破坏试验验证的基础上,对腐蚀管道在内压、轴向压力和弯矩相互作用下的失效模式和极限弯矩承载力进行了相关研究,并进行了腐蚀缺陷几何参数的敏感性分析。研究结果表明:初始内压和初始轴向压力会显著降低腐蚀管道的极限弯矩承载力,并且影响最终的失效模式;在腐蚀缺陷几何尺寸参数中,腐蚀宽度比腐蚀深度和腐蚀长度的影响更大。 相似文献
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变截面劲性水泥土桩承载特性室内模型试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
研究变截面劲性水泥土桩的几何特征对承载特性的影响,结果表明:具有1个扩大盘或2个扩大盘间距较大的变截面桩,盘下部的土体发生压缩和局部剪切破坏现象,上部的土体则发生梨形滑落;盘间距较小时,上下两盘之间的土体与两盘成为一体;变截面桩的桩侧荷载分担值均远大于桩端荷载分担值,盘的数量及间距对桩侧及桩端荷载分担值影响不大;1个盘时,其位置对承载力有一定的影响;2个等间距盘的变截面桩,盘位置越高承载力越高;盘间距对承载力影响不显著;3个盘的承载力大于2个盘的承载力,但结果相差不大;变截面桩的承载力得到显著提高,其承载力不小于与扩大盘直径相等的等截面桩;随着桩顶荷载的增大,盘承担的荷载增加显著,盘以下桩身的轴力因盘承担大部分而骤减,其降低幅度与盘的数量、位置及间距有关. 相似文献
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初始几何缺陷对UOE焊管屈曲压溃影响研究 总被引：1，自引：1，他引：0
UOE焊管经过一系列成型工艺可以得到高质量的成型结果,但管道截面仍存在一定初始几何缺陷,这将对管道性能产生明显影响。通过试验测定X65钢在循环载荷下的力学性能,并利用有限元分析软件对UOE焊管成型全过程进行模拟,分析主要成型参数对管道屈曲压溃压力的影响。分别采用有限元模拟和试验测量方法确定管道截面初始几何缺陷分布情况,并采用余弦函数形式拟合几何缺陷。结果表明,扩径阶段芯轴数目将对缺陷形式产生影响,且实际厚壁UOE管道几何缺陷形式更接近梨形而非椭圆形。评估厚壁UOE管道性能时,近似认为截面形式为椭圆形可能发生过于保守的问题。 相似文献