爆炸载荷作用下海底管道动力响应数值模拟

为研究爆炸载荷对海底管道破坏作用机理,考虑爆心距、管中所充流体等因素,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对爆炸载荷作用下的裸露充流体、埋地充流体、空管裸露、空管埋地4种工况下的管道分别进行动力学响应的数值模拟。研究表明:海底管道在裸露时受到的爆炸载荷作用力明显比埋地时大;在相同条件下,充流体管道比空管更能抵抗爆炸冲击;当受爆炸载荷冲击时,管道迎爆面和背爆面均可能发生破坏失效;爆心距越小,海管正对爆心垂向加速度越大,加速度峰值产生的时间越短,对管道破坏力越大。研究结果可为海底管道优化设计、安全施工及运行提供参考。     

基于冲击弹性波的钢筋混凝土梁损伤识别

为实现对钢筋混凝土桥梁的损伤快速识别的目的,本文在已广泛应用的振动测试技术基础上,结合冲击弹性波检测技术进行静力加载,利用非接触式应变位移视频测量分析系统采集不同工况下试验梁加载全过程的应变云图和裂缝开展特征,然后进行动力激振,通过冲击弹性波在梁体内不同阶段的传播规律对试验梁进行动力损伤识别研究。结果表明:与完整试验梁相比,梁体产生裂缝后冲击弹性波信号出现了差异,加速度峰值时间差呈明显增大趋势,提出了"损伤时间差"指标来判别损伤的位置和大小,据此,可实现对钢筋混凝土梁的快速动力评价。     

焊接管道超声导波损伤识别与定位方法

【目的】基于超声导波的损伤检测技术在长距离管道损伤快速检测中具有广阔的应用前景,通过分析损伤引起的超声导波散射信号,可实现损伤的识别与定位。但对于焊接管道,焊缝同样会导致超声导波发生散射,干扰损伤散射波提取,增加管道损伤检测的难度。【方法】针对损伤检测受焊缝影响的问题,根据焊缝与损伤散射波信号的不同特性,提出一种基于模态转换的超声导波损伤轴向定位方法。采用压电传感器激励单一L(0,2)模态超声导波作为入射波,根据轴对称模态与弯曲模态的周向特性,提取传感器接收信号中模态转换产生的F(1,3)模态信号,识别损伤反射回波,再结合L(0,2)与F(1,3)模态超声导波传播速度,实现管道损伤轴向定位。通过焊接管道损伤检测数值模拟与实验研究验证,在管道不同位置设置损伤,对损伤定位方法进行验证。【结果】数值模拟与实验结果表明,基于提取模态转换信号的方法可实现管道全域损伤检测,包括焊缝区与非焊缝区损伤,损伤轴向定位误差在3%以内。随着损伤深度增大,F(1,3)模态幅值增大,可为损伤深度的识别提供依据。采用传统基于L(0,2)模态反射回波的方法难以有效辨识焊缝区域损伤。【结论】与传统基于反射回波的管道损...     

埋地管道微小泄漏与保温层破坏分布式光纤监测试验

分布式光纤测温技术可以实现埋地管道泄漏的实时在线监测,但是目前国内外在微小泄漏识别、保温层破坏导致的温度异常、传感器位置与监测性能的关系等方面的研究仍不够完善。设计了一套埋地输油管道泄漏监测试验装置,通过对足尺寸管道的泄漏模拟,研究了管道输送介质温度、泄漏流量、保温层破坏程度、传感器布设位置对分布式光纤传感器监测性能的影响,提出了基于分布式温度监测数据的实时泄漏识别方法。研究结果表明:管内介质与管外土体之间存在温度差异是实现泄漏监测的关键,在内压和温度确定的条件下,泄漏流量对监测效果的影响不显著;为了有效监测不同环向位置的泄漏,建议将分布式光纤传感器布设于管道底部;基于温度监测时程数据的B值识别算法,可以有效地区分温度异常情况是由管道泄漏或保温层破坏引起的,具有较高的识别精度。     

不同荷载工况下的CRTSⅡ型轨道板混凝土开裂分析

目前对轨道板开裂计算都局限于一些特殊位置,且忽略了多种荷载工况组合,同时规范计算轨道板拉压应力并未细化,不便于实际应用。为了更为全面地反映处于多种荷载工况组合下的单块轨道板各个位置处裂纹情况,本文借助通用软件ANSYS自带混凝土开裂分析模块,分析了轨道板在不同荷载工况组合下的混凝土开裂情况,结果表明:单独列车荷载或者正温度梯度作用条件下轨道板混凝土裂纹甚微,列车荷载与负温度梯度共同作用使轨道板混凝土裂纹现象最严重,其对轨道板结构抗裂设计具备一定的参考价值。     

含环向表面裂纹埋地管道的沉降裕度

为了确保含环向表面裂纹埋地管道的安全,需要准确获取埋地管道所能承受的最大沉降量。在设计压力下,采用全尺寸管道的四点弯沉降模拟试验,获得含环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。建立沉降模拟试验的有限元模型,以断裂韧度为失效指标,计算模拟含环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。通过模拟试验验证有限元模型的有效性,改变管道模型的裂纹深度可以得到一系列含不同深度环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。同时,采用ANSYS软件建立场地不均匀沉降时的管土模型,分析管道埋深对沉降管道承载弯矩的影响。分析含不同深度环向表面裂纹管道的极限沉降量可知,当管道埋深不变时,管道发生失效的极限沉降量与裂纹深度呈近似线性负相关;当管道裂纹深度不变时,管道的极限沉降量与埋深呈非线性负相关。(图8,表1,参22)     

高酸性条件下点腐蚀深度对L360管道性能的影响

普光高含硫天然气田在地面系统中采用湿气集输的工艺,碳钢管道面临H_2S/CO_2及元素硫共存等苛刻运行条件下的点腐蚀问题。为了定量评价点腐蚀缺陷对管道力学性能的影响,在实验室制备了固定点腐蚀密度条件下,不同点腐蚀深度的腐蚀试样,在模拟工况下开展了点腐蚀深度对腐蚀损伤管道抗拉强度、屈服强度以及抗应力腐蚀开裂、抗氢致开裂等性能的影响试验。结果表明:点腐蚀试样的屈服强度、抗拉强度、弹性模量及延伸率随点腐蚀深度的增加而减小,且试样由无腐蚀变为有点腐蚀时前述各项参数急剧减小;点腐蚀试样的冲击功和裂纹尖端应力场强度因子均随点腐蚀深度增大呈现指数下降趋势。     

强弱磁场下管道应力内检测方法

针对磁记忆检测方法在油气管道内检测过程中易受外界因素干扰的不足，提出了一种利用双磁场强度进行长输油气管道应力内检测的方法。基于J-A理论建立管道应力内检测解析模型，分析不同磁场强度下应力信号的检测特征，通过试验验证强弱磁场下管道应力内检测的有效性。结果表明：在强磁作用下，管道应力对磁信号的影响较小，随着饱和程度的增大，影响逐渐减弱；在弱磁作用下，管道应力可以影响磁信号的强度，可据此进行应力集中区的检测；当外磁场强度为5 000 A/m时，300 MPa应力的识别能力为50%,10 mm长、10 mm宽、10 mm深的缺陷识别能力为4%；当外磁场强度为30 kA/m时，300 MPa应力的识别能力为1.74%，同样体积缺陷的识别能力为40%；利用双磁场检测器进行管道内检测时，可以根据同一位置不同强度磁场下的信号特征进行管道损伤判断。当强磁节无信号特征、弱磁节有信号特征时，管壁存在应力集中区；当强磁节有信号特征、弱磁节无信号特征时，管壁存在体积缺陷；当强磁节及弱磁节均有信号特征时，管壁上体积缺陷处存在应力集中区，需重点关注。研究成果可为油气管道缺陷处的应力检测提供理论依据。（图7，参25）     

基于分布式光纤传感器的埋地管道结构状态监测方法北大核心

油气管道结构状态退化以及损伤缺陷的发生具有显著的时空分布不确定性。为了实时评估埋地管道的结构状态,提出一种基于分布式光纤传感器的埋地管道监测方案,建立了基于分布式监测数据的埋地管道结构状态的定量评估方法,并以某埋地燃气管道为例加以应用。结果表明:基于分布式光纤传感器的监测方案,可与埋地管道施工工艺无缝衔接,便于实际操作;分布式光纤传感器可以准确获得埋地管道弯曲应变与管体温度的时空演化行为,克服了常用点式传感器无法覆盖管道整体的局限;利用管道弯曲应变、管体温度的分布式监测数据,再辅以管道的材料、几何参数以及内压监测数据,可以实时、定量评估埋地管道的结构状态,从而为埋地管道全寿命周期结构状态的评估提供依据。     

钢管磁性探伤多传感器信息融合模型的研究

针对大型钢管裂纹与孔洞的局部损伤缺陷,采用非晶态合金多传感器阵列获取钢管在空间与时间上的多源缺陷信息.通过实验提取了反映钢管缺陷的特征信号,建立缺陷状态数学模型,形成了多传感器信息融合所需的先验知识.基于多传感器信息融合原理,构建了适合于钢管损伤的多传感器信息融合模型,研究了模型在不同层次上的信息融合特点,提高了对钢管局部损伤状态定量识别与评估的准确性和可靠性.