清管站进出站管道应力分析与设计优化——以中亚天然气管道为例

为了确保大口径高压力的进出站管道在不设置锚固墩的情况下依然能安全运行,从管道柔性布局和应力分析着手,基于中亚天然气管道实例,综合考虑管道应力、位移、受力及施工等影响因素,对清管站场进出站管道的设计方案进行研究。通过管道应力分析软件CaesarⅡ,分别对锚固墩安装方案和管道柔性安装方案进行模拟计算和分析。结果表明:大口径高压力的干线管道,若采用锚固墩的传统安装方式,锚固墩受到的管道推力的理论计算值达到上千吨,这使得锚固墩尺寸巨大,投资较高,同时无法消除的巨大推力将永远保留在管道和锚固墩之间,对管道运行产生安全隐患;若采用柔性安装方式,通过曲率半径较大的清管弯头的移动和变形,则能够大大降低推力,减少投资,在不设置锚固墩的情况下,保证管道在全寿命周期内安全运行。     

埋地热输管线锚固段弹塑性变形及安定性条件模拟试验

文献〔1〕通过弹塑性变形定量分析,探讨研究了锚固段的强度潜力问题。本文主要介绍对锚固段弹塑性变形及安定性条件所做的模拟试验;对其试验内容和结果作了阐述。作者认为此次试验验证了其理论分析的正确性,试验达到了预期的目的。     

阿拉尔市区道路盐-冻胀变形破坏机理与成因分析

阿拉尔市地处季节性冻土灾害区和严重盐胀灾害区.城市道路在建成后就遭受了严重的盐-冻胀变形破坏.本文通过对严重变形破坏路段的路基进行变形分析试验,结果表明:阿拉尔市区道路的变形类型属于盐胀一冻胀变形.其道路破坏经历了两个过程:初期是路基结构层中含量超标的硫酸盐使水泥土稳定基层发生化学膨胀破坏,其它结构层产生轻微的盐胀变形,使路面出现较小的裂缝变形;第二个过程是在盐胀变形持续的情况下,因外部水分入渗路基.冬季低温造成的冻胀变形,是路面破坏的主要因素.市区道路严重的变形破坏是多次季节性盐一冻胀变形产生的残余变形量累积的结果.要解决阿拉尔市区道路盐-冻胀变形破坏问题,需要在控制路基盐分、含盐量的基础上,必须要考虑地表水及地下水对路基盐-冻胀的影响.     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

端板连接节点中端板强度计算

利用有限元数值分析软件ANSYS建立半刚性端板节点模型进行非线性有限元分析.在建立模型和计算分析过程中考虑了弹塑性、大变形和接触问题,有限元分析结果与试验结果吻合良好.根据梁腹板、端板厚度和螺栓对端板强度影响,对传统计算端板强度的T形件方法进行了修正.分析结果表明:根据端板的破坏模式应采用相应修正系数来考虑上述因素的影响.该方法对端板强度的设计有一定的参考价值.     

基于ANSYS-DYNA的松木座椅冲击仿真分析

通过有限元软件LS-DYNA分析了松木椅在冲击载荷下的动态响应,模拟了整个冲击过程,分析了冲击高度和衬垫对松木椅动态响应的影响。结果表明,1)冲击高度越高,实木椅受到的最大应力越大,产生的最大变形量越大,应力集中出现在座面的受冲击区域及附近的椅后腿上。2)有衬垫时座椅受到的最大应力值与最大形变量值比无衬垫时显著减小,衬垫能有效地减小实木椅及其组件受到的冲击破坏。3)通过模拟分析,针对应力集中区域,可以采取不同的预防措施来降低实木椅的破损率。4)所得结论可为计算机仿真技术在家具结构强度分析中的应用提供有益的参考,从而达到以最佳品质、最低成本和最佳安全为目标的精益生产目的。     

煤岩单轴压缩破坏过程声发射试验研究

声发射技术是监测岩石、煤、混凝土等材料破坏过程裂纹扩展的重要技术手段。通过煤岩试样的单轴压缩声发射试验,监测分析了煤岩试样变形破坏过程中的破坏前兆信息;试验对比分析了声发射、应变、荷载的相关性,分析了试样内部裂纹的扩展至破坏全过程的声发射信息。为深入认识煤岩冲击破坏灾害提供必要的数据。为进一步将声发射技术应用于预测预报煤岩动力灾害、评估岩石混凝土结构稳定性及研究岩石混凝土等材料的破裂过程发生机理提供理论依据。     

梁受到球碰撞时的弹性冲击荷载初探

使用数值方法模拟考虑接触变形的梁受到球横向弹性碰撞的全过程。通过计算分析了球和梁的刚度、撞击速度、质量比等因素对梁所受到的冲击荷载的影响,发现:考虑接触变形后,冲击荷载有合理的升压段;球体的弹性模量越小,冲击荷载的峰值越小,每次接触的时间越长;在质量比不变的情况下,冲击荷载的峰值与初速度成正比;初速度越小,每次接触的升压和卸压时间越长,相邻2次接触的时间间隔越小,相邻的卸压和升压段间距越小;速度相同时,质量比越大,荷载峰值越小,且撞击物脱离接触的过程越明显,升压段和卸压段持续时间越短。     

套管损坏井冲击整形时水泥环的损伤

针对套管损坏井冲击整形过程中水泥环发生损伤破坏这一情况，以冲击动力学和应力波传播理论为基础，建立了冲击整形的力学模型，较为准确地描述了水泥环中的应力分布情况，计算了冲击整形过程中水泥环及第一胶结面的损伤破坏长度。为修复井是否恢复生产或进一步采取相应的整改措施提供决策依据。     

埋地热输管道锚固段弹塑性变形分析及安定性条件研究

长距离埋地热输管道的最大轴向力发生在锚固段内。实际上在许多当量应力超过屈服限的锚固段内并末发现明显的强度破坏现象,这表明设计强度还有潜力可挖。文献[1]提出“约束度”的新概念,意义深远。本文则通过弹性变形定量分析的基础理论,从另一方面探讨了锚固段的强度潜力问题,共同为管道设计的经济效益提供参考意见。     

悬臂式围护结构基坑的数值模拟

采用ANSYS有限元软件对某软土地区悬臂桩支护基坑进行了二维数值模拟,对基坑周围土体和支护桩随开挖加深和应力释放而产生的变形作跟踪分析,得到了在各开挖阶段桩后地表沉降曲线和桩顶位移曲线,以及在不同地面荷载下桩体的变形曲线,并且分析了变形原因和发展趋势。本文还对基坑土体的破坏机理进行了分析,计算出了土体的破坏位置并探讨破坏机理。     

岩崩灾害离散元和有限差分耦合分析

由于岩崩的动力特性,采用有限元等连续方法计算物体受冲击破坏的大变形问题存在不足,故采用PFC(颗粒流程序)和有限差分对受岩崩进行模拟。PFC在模拟结构微观破坏方面比较有优势,FLAC在模拟宏观坡体存在优势,结合两者的优点,为正确设计滚石防护结构提供指导。     

基于声发射信号信息熵的木材损伤断裂过程研究

为获得木材在弯曲破坏过程中的声发射（acoustic emission,AE）信号特征,从AE信号的随机性出发,利用AE信号信息熵辨识木材的损伤过程,并研究木材在不同损伤断裂水平下的AE信号分布特性。首先,对气干状态的榉木和樟子松试件进行三点弯曲试验,并通过谐振频率为150 kHz的AE传感器采集原始AE信号,采样频率设置为500 kHz。然后,采用小波变换重构AE信号波形,依据无AE发生时的信号幅值确定AE阈值,统计每秒内超过阈值的次数并作为AE活动计数,再以活动计数为随机变量定义AE信息熵。最后,依据信息熵值确定应变能释放的转折点,并结合三点弯曲试验的载荷-时间曲线,将木材损伤断裂过程划分为线性变形、非线性变形、宏观断裂3个阶段。以10 ms为间隔分析并统计AE信号的频率,获得木材弯曲破坏过程的AE信号频率分布情况,从而揭示不同损伤阶段的AE信号特征。结果表明,线性变形阶段,AE信号表现为低幅值、低频率,主要集中在30~55 kHz频段内;非线性变形和宏观断裂阶段,AE信号中既存在大量的30~55 kHz低频信号成分,又存在100~110 kHz和115~130 kHz的高频信号。研究提出的基于AE活动数信息熵能够准确反映应变能释放的集中程度,为木材损伤断裂水平评价提供了客观依据。     

车身B柱冲击仿真与试验

汽车碰撞仿真中车身零件的冲压效应、材料应变率和单元网格划分等对模拟精度有一定影响.开展了车身B柱零件的冲击试验,对试验过程进行了一系列仿真,分别考虑了冲压效应、应变率效应和单元网格划分对冲击力的影响,把各种条件下仿真结果同试验结果进行了对比.研究结果表明,在模型中考虑冲压效应、应变率效应,并采用合适的单元网格划分,能提高冲击仿真的精度.     

轴向冲击载荷下薄壁圆管动力屈曲有限元分析

采用了屈曲分析的有限元基本理论,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟了薄壁圆管在轴向冲击载荷作用下的屈曲变形过程,得到了薄壁圆管的塑性变形、等效应力和等效应变等计算结果。     

组合工字钢结构钢梁受力性能试验研究与分析

为解决轻钢结构螺栓连接节点现场施工较难定位安装的问题,本文对自攻螺钉连接的组合工字钢钢梁进行了受力性能试验,研究了不同自攻螺钉间距对钢梁极限承载力和挠度变形的影响,分析了组合工字钢在实际设计过程中的抗弯刚度等效系数问题,并采用ABAQUS有限元分析软件对试验过程进行了数值模拟分析,分析结果验证了试验的有效性。研究结果表明,自攻螺钉间距对组合工字钢结构钢梁的极限承载力影响不大,而对挠度变形有一定影响,自攻螺钉呈现剪切破坏。     

基于FLAC3D的调压井开挖三维应力应变分析

 采用有限差分法大型商用软件FLAC3D对某水电站调压井井筒的开挖过程进行三维非线性模拟,采用三维弹塑性本构模型,构建了调压井的三维计算数值模型,准确模拟边坡坡体结构、初始地应力、施工开挖过程等,并采用FLAC3D中的锚杆单元模拟调压井开挖时的锚固措施,分析锚杆布置的合理性与安全性,根据计算结果分析调压井所处边坡区域的岩体在开挖施工期及运行期典型工况下的应力和变形状况,对调压井的整体、局部稳定性进行了评价分析。     

荸荠压缩特性试验研究

为获得荸荠的力学性能参数及对荸荠破坏极限的影响,以荸荠的品种、压缩速率及压缩部位为试验因素,对荸荠进行正交压缩试验。通过分析其对应的力-位移曲线所得到相应的破坏极限Fb、破坏能Ub等参数的试验,得出结果表明,在相同变形的情况下,荸荠轴向所承受的载荷大于径向载荷。方差分析发现,荸荠品种、压缩部位以及荸荠品种和压缩部位之间的交互作用对破坏极限影响极显著,压缩速率对破坏极限影响显著,而荸荠品种与压缩速率之间的交互作用对破坏极限影响不显著。     

索-拱结构面内稳定性研究

应用有限元方法对索拱结构的面内特征值屈曲及考虑几何非线性影响的非线性屈曲的平面内稳定问题进行了研究.程序中使用牛顿拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪,研究了索对结构的极限荷载和平衡路径的影响.考虑了索与水平面夹角、索的根数及不同荷载作用方式、不同边界条件下索-拱结构稳定性能及变形性能的影响.结果表明:索可以非常有效地控制拱结构的失稳模态和破坏形式,提高其极限承载能力,影响破坏过程及后屈曲平衡路线,有效地克服了拱结构在半跨荷载作用下变形大、承载力低的缺点.     

油气管道的锚固法兰结构设计与有限元分析

锚固法兰按照常规计算方法得到的各部位尺寸较为保守,重要部位的结构尺寸往往不合理,局部应力过大,缺少必要的分析优化过程.以某规格高压、大口径锚固法兰为例,采用理论计算与有限元分析方法相结合进行设计计算.结果表明:在法兰的圆角处和管颈处有最大的应力强度分布,其余位置的各应力分量均较小,强度校核满足要求,结构设计合理.因此,锚固法兰设计计算结合有限元分析方法,可确保设计质量,满足不同工程项目锚固的技术要求.