断层作用下海底管道应变的改进解析分析方法

活动断层是海底管道的主要地质灾害威胁之一,断层作用下管道会产生过量的轴向变形而失效。提出一种改进的走滑断层作用下海底管道应变解析分析方法:根据线性强化模型考虑了管材的非线性本构关系,通过理想弹塑性本构的非线性土弹簧模型准确计算土壤非线性约束对管道结构响应的影响,由管道受力微分控制方程推导得到管道内轴向应变的解析结果,并给出管道伸长量的显示表达式。最终基于平衡方程和迭代计算,可以精确计算管道应力应变。对比有限元计算结果,改进后的管道应变解析分析方法较现有的推荐方法(Newmark法)计算精度更高。     

热力架空管道的位移计算

热力架空管道系统在石油化工和城市供热工程中得到广泛的应用，原先热力架空管道的计算没有考虑到位移的非线性因素，不能正确地反映管道和支座的实际受力情况，现结合热力架空管道和支座的受力情况，给出了力学的计算模型，对作用在热力架空管道的载荷进行了分析，结合有限元法和变弹簧系统迭代法，用有限元迭代计算管道的位移，计算结果表明，分析热力架空管道必须考虑位移的非线性因素，同时必须正确考虑支座摩擦力的影响。     

基于应变准则的采空暗悬管道的安全性评价

管道穿越采空区时可能形成暗悬,长距离的暗悬会使管道产生较大的应力应变,严重时会造成管道拉断失效。基于非线性有限元法,建立了三维暗悬管道力学计算数值模型,采用基于应变的设计准则对采空暗悬管道进行安全性评价。模型考虑了管材、管土相互作用及几何大变形多重非线性因素,采用非线性土弹簧单元模拟管土作用,采用壳单元描述管道变形。分析了暗悬管道在不同工况下的应力应变响应,对比了采用基于应力与基于应变失效准则判断暗悬管道极限状态的差异。分析结果表明:基于应力的准则偏于保守;基于应变的准则能够更多地利用管材的塑性性能。研究成果可为管道的完整性管理与安全评价提供理论参考。     

钢筋混凝构件的非线性混合条元分析

运用混合条元法对钢筋混凝土构件中的平面应力问题进行了非线性应力分析，计算模型考虑了混凝土的非线性特性，开裂以后的正交异性，对钢筋则考虑其屈服特性，非线性问题的求解，采用了增量迭代法，通过对钢筋混凝土连续深梁进行非线性全过程应力分析，表明混合条元法的计算成果与试验值比较是相符的，并且该方法应用于钢筋混凝土构件的非线性分析可大大减少迭代计算工作量。     

更精确的管壁计算法

海湾州际工程公司对近期文献中谈及需要改进的设计管道壁厚的现行公式进行了研究，按照ＡＳＭＥＢ３１．４和Ｂ３１．８的基本原则，在直径和壁厚之比，沿管壁应力分布和管材的非线性方面得出了计算管壁的分析解。     

X80管道钢氢致附加应力的试验测定

X80管道钢在空气中拉伸致塑性变形大于1％后卸载，充氢至饱和再空拉，其屈服应力小于卸载前的流变应力，该差值就是氢引起的附加应力。试验表明，氢致附加应力随氢浓度的升高而线性升高。氢致附加应力能协助外应力促进塑性变形。     

基于多尺度法的分段线性-非线性振子的解析解

以一个正弦波激励的分段线性-非线性振子为研究对象，分段振子的线性部分可以直接求出其精确解。基于多尺度法，得到了该分段振子的非线性部分的解析近似解，通过与数值解的比较，发现解析近似解与数值解十分吻合。此外，还研究了阻尼项及非线性项的系数对振子动力学行为的影响。     

线性非线性流并存区域井流问题的水头降深研究

为了精确求解线性、非线性流并存区域井流问题的水头降深,基于非线性指数n是径向距离r的线性连续减函数,对建立起来的水均衡方程用Boltzmann变换进行求解,推导出了线性、非线性渗流区域内水头降深的解析表达式。     

复杂输气管道稳定运行分析方法

利用样条函数将非线性方程组线性化的方法，建立了复杂输气管道稳定过程的解析方程，该方程可以反映出管道任意位置上流量与压力的关系，结合实例，给出了计算公式，介绍了公式的推导过程和计算结果，为复杂的输气管道稳定运行提供了安全保证。     

地震裂缝错位使用时埋地管道的有限元分析

地震作用可引起地层沉陷，土壤液化，地层裂缝错位，对埋地管道有很大的破坏作用，为保障管道运行，必须开展管道抗震研究，使埋地管道能低御一定烈度的地震力。分析地震裂缝错位对埋地管道的作用，根据最小势能原理，推导出在地震裂缝缝错位作用下埋地管道的有限元方程，利用该方程可计算埋地管道在地震裂缝错位作用下的位移，内力及应力，并提供了计算实例。     

中缅山地管道索道布管的仿真优化

索道布管是陡峭山地管道安装的有效施工方法,由于索道布管过程非线性明显,因此传统数值计算无法合理核算实际工况。对中缅管道改线工程中应用的索道吊装系统承载索系和索系支架受力进行建模,利用仿真优化技术分析承载索、索系支架的受力和变形状态,设计和安装了安全经济的索道吊装系统,成功解决了大口径、长距离高陡坡管道安装技术难题。结果表明:采用仿真优化技术可以对管道索道吊装系统非线性受力状态进行准确的受力、位移分析,与传统的解析计算方法相比,可以充分考虑索系的非线性状况,对实际工况进行最大程度的仿真,并能够实时读取全位置受力及位移变化,确保索道在山地管道施工中的安全使用,为以后山地管道建设提供借鉴。     

超临界CO_2管道泄压过程中管内动态应力分布

针对超临界CO_2管道泄压过程管内应力大小及分布情况的研究较少,且无相关规范准则对其泄压的初始条件作出明确要求,研究了管输超临界CO_2在泄压放空过程中管道应力、温度分布情况及其影响因素,使用有限元法模拟了在不同初始温度、初始压力下管道泄压放空过程中的应力响应。研究表明:由于超临界CO_2管道在泄压过程中管道内外壁的温差很小,因此由温差产生的热应力可以忽略不计;管道泄压后温度、等效应力、径向应力由管道内壁沿壁厚向外壁近似呈线性变化,管道初始压力越大,泄压后管壁等效应力与径向应力越大,但管道温降幅度会相对减小;管内初始温度越低,管壁等效应力以及径向应力越大,管道放空所需的时间越长。研究成果可为超临界CO_2管道放空方案的拟定以及相关规范准则的制定提供一定依据。     

风城超稠油外输管道掺稀输送工艺

参考国内外应用成熟的稠油降粘工艺，结合克拉玛依石化公司的加工技术，提出了风城稠油掺柴降粘外输方案。重点研究了风城稠油特性，掺柴后的混油特性，掺柴工艺流程，不同输量下管道运行的水力、热力条件，以及最小启输量、最大输量及安全停输时间等。结果表明：掺柴后的混油在一定温度下表现出牛顿流体特性；掺稀工艺满足事故工况和投产初期低输量运行要求，低黏度下满足设计输量的最小掺柴质量分数为20％，高黏度下满足设计输量的最小掺柴质量分数为25％，且低黏度和高黏度下管道外输量适应范围较大。风城超稠油外输管道的顺利投产，可为我国今后设计线路更长、输量更大的稠油外输管道提供参考。     

油气管道的风险分析

对引起管道事故的腐蚀、设计和操作三方面因素进行了分析评分。腐蚀破坏是管道中最常见的破坏，腐蚀主要指内腐蚀和外腐蚀，内腐蚀风险的大小与介质腐蚀性强弱及防腐措施有关，其风险分数占腐蚀总分数的３０％，外腐蚀是管道腐蚀的主要因素，与阴极保护、外涂层质量、土壤腐蚀性、使用年限、有无金属埋设物、电流干扰及应力腐蚀等因素有关，分别对这些因素进行分析评分；原始设计与风险状况有密切的关系，设计时为简化计算所选用的设     

非线性渗流区域井流问题渗流速度的分区研究

为了精确求解两种流态并存区域上井流问题的渗流速度,在非线性渗流区域内对渗流规律中的非线性指数进行了分区研究,通过对水均衡方程用Boltzmann变换进行求解,推导出了线性与非线性渗流区域内渗流速度的解析表达式。     

油气管道腐蚀的灰色线性回归组合预测模型

油气管道腐蚀作用机理复杂,诸多因素存在模糊性与相互关联性,对管道腐蚀速率的有效预测存在一定困难。运用具有处理线性和非线性因素能力的灰色线性回归组合模型对油气管道腐蚀进行建模,并引入BP人工神经网络模型对组合模型的残差进行修正,以进一步提高预测精度。将所建模型应用于某油气管道腐蚀速率的预测中,结果表明:所建灰色线性回归组合模型在对油气管道进行腐蚀预测时,既充分考虑到了原始数据的线性因素,又考虑了其非线性因素,预测效果较好,同时适用于解决其他复杂腐蚀体系的预测问题。     

基于土弹簧模型的管道滑坡力学影响因素分析

滑坡是影响管道完整性的重要因素之一。基于土弹簧模型建立了滑坡管道有限元分析模型,考虑了管土之间相互作用的非线性特征,研究了管道内压、滑坡长度、滑坡位移、滑坡方向与管道轴向的夹角等因素对管道应力的影响。以陕京输气管道为例,分析了不同管道工况下滑坡相关因素对管道应力的影响,量化分析了垂直管道轴向的横向滑坡和平行管道轴向的纵向滑坡两种情况下的力学影响因素,得出滑坡方向与管道轴线的夹角对滑坡产生的附加应力具有重要影响,对于管道线路的完整性管理具有重要意义。研究结果可为滑坡地区管道的风险控制提供理论依据和技术参考。（图6,表1,参]5）     

支座处埋地管道的地震应力分析

在地震波作用下，埋地管道因地震波的剪切作用而产生弯曲应力，而支座处弯曲应力远高于远离支座处直管段的弯曲应力，需要在埋地管道的抗震设计中予以考虑。采用梁结构分析方法对各种支座处的管道弯曲应力进行了分析，即将埋地管道地成是带 有边界约束的弹性基础上的连续梁，忽略地下管道及其内输送介质的惯性作用，应用结构分析方法分析各种支座处的管道应力。给出了算例和几类特殊支座附近的管中应力的分析结果。     

用压力容积图进行管道试压方式研究

目前国内外采用的管道试压方式大致有两种，一种是在试压时控制管道环向应力水平；另一种是以管道中试压介质的压力容积图控制试压，以前者作为试压方式虽然简便，但因其将每根管子管材的屈服极限作为非变量，因而用同一应力水平试压极有可能造成管材过分屈服或试压不足，试压应力难以确定。而后者只控制试压过程中压力容积图的线性关系，即在图形出现非线性时停止加压，避免了试压应力骓以确定的问题，多项研究和统计表明，试压应力     

运行工况下隧道内输气管道的应力分析

隧道内的弯管很容易产生应力集中,从而导致管道失效。确定了隧道内输气管道在运行工况下所受载荷及支撑约束等边界条件,针对某隧道穿越管道,采用应力分析软件CAESARⅡ建立了运行工况下的应力分析模型,并进行应力分布,明确集中应力关键点的位置。分析结果表明:管道内压是引起管道应力的主要因素,温度和管道自重为次要因素。提出的应力分析方法对隧道穿越管道设计有一定的借鉴意义。