基于可靠度理论的地下盐穴储气库矿柱稳定性

基于摩尔库伦准则建立盐穴矿柱失效函数，采用蒙特卡洛抽样法分析储气库矿柱安全可靠性，打破了传统方法难以对储气库可靠性具体量化的局限性。应用该方法计算了国内某盐穴储气库矿柱的可靠性指标和失效概率，结果表明：矿柱的失效概率随着盐穴埋深增加和夹层数增多而增大，随着储气库内压增大和矿柱宽度增大而减小；盐穴储气库的矿柱宽度对矿柱可靠性影响最大，在保证资源使用率最高的情况下，应尽量保证盐穴矿柱宽度／盐穴直径（跨径比）大于2；建议造穴时尽量采用埋深浅、夹层数少的优质盐岩层；储气库宜采用较大运行压力的运行模式，运行期间尽量减少低压运行时间。（图7，表3，参14）     

小口径薄壁钢管爆破压力预测北大核心

精准可靠的管道爆破压力预测,不仅有利于油气输送管道系统的工程设计和完整性评估,而且可以提高管道的传输效率。针对油气管道常见的小口径薄壁钢管开展了静水压力爆破试验,对比了几种典型爆破压力的预测公式和方法,采用偏差分析将预测结果与试验结果进行比较。相比Von Mises屈服准则,基于Tresca屈服准则的爆破压力预测公式计算得到的小口径薄壁钢管承压能力更接近实际结果,而且Tresca屈服准则中的最大切应力塑性破坏更容易解释小口径薄壁钢管的静水压爆破过程。同时考虑钢管的几何尺寸特点,采用ASME公式、Barlow OD公式、Barlow ID公式、Max shear stress公式以及Turner公式计算小口径薄壁钢管的爆破压力,其适用性更强。     

楔形双闸板闸阀密封失效与结构优化

为了解决楔形双闸板闸阀在实际应用过程中密封失效的问题,利用ANSYS软件对闸阀进行有限元建模,并进行热力耦合分析与密封性能评价。结果表明:在热应力和介质压力作用下,最大Mises应力出现在出口阀座处;出口阀座两条危险路径的3种不同应力强度评定结果均不合格,且出口阀座密封面的最大密封比压超过许用比压。基于以上分析结果,结合闸阀结构,获得了闸阀密封失效原因,进而对闸阀结构进行了优化。结果表明:结构优化后的出口闸阀的最大Mises应力、密封面的最大密封比压均大幅降低,两条危险路径的3种不同应力强度评定结果均达到合格要求,能够有效解决密封失效问题。研究结果可以在楔形双闸板闸阀结构设计与优化方面提供参考借鉴。     

考虑应变软化厚壁圆筒受外压作用统一极限解

为了解混凝土或岩石类材料厚壁圆筒受外压作用的承载特性,根据俞茂宏的统一强度理论,考虑材料的应变软化特性,得到了适合应变软化材料的统一强度准则,并据此推导出了混凝土或岩石类材料厚壁圆筒受外压作用的弹性与塑性极限荷载公式.还详细讨论了厚壁圆筒外半径与内半径比、反映中间主剪应力作用以及相应面上的正应力作用对材料破坏影响程度的系数、材料的拉压强度比以及损伤参量等对圆筒极限荷载的影响,得到了一些可供工程设计参考的重要结果.     

微内压储罐设计解析

针对微内压储罐设计规范中的公式和概念,从罐顶与罐壁的弱连接结构、罐底部不被抬起的最大内压、抗压环发生屈曲破坏时的压力、设计内压和锚固、通气(呼吸)几个方面解析了微内压储罐设计中遇到的一些问题,如"弱项"结构条件、抗压环塑性失稳临界条件、罐壁将被抬起而未被抬起时的临界压力、储罐锚固、呼吸阀配置等,同时对规范中的一些公式进行了推导和说明,并对GB50341-2003及API 650的一些不同点进行了比较和分析。     

水砂射流冲蚀作用下临近燃气管道可靠性

为研究水砂射流冲蚀作用导致临近燃气管道的失效概率,分析了管材的临界应变与砂粒在管壁表面形成塑变脊的影响,推导出冲蚀磨损率预测方程。利用Fluent 软件模拟计算水管泄漏射流速度、冲蚀面积分布,并结合冲蚀磨损率预测方程构建冲蚀磨损速率方程。最后基于最小壁厚准则,建立了燃气管道失效概率的计算方法。研究结果表明:①通过临界间距判定分析,可获得不同水管内压、冲蚀时间下的临界间距;②增大水管内压、冲蚀时间、砂粒粒径,减少管道间距、管道壁厚均会导致燃气管道的失效概率增大,其中,管道间距对失效概率影响最为显著。研究结果可为失效场景定量风险评估以及水管与燃气管道并行敷设的间距设计提供参考。     

用概率设计法的可靠度R决定常规设计法的安全系数n的分析研究

本文根据机械概率设计原理,推导出常规设计中的安全系数 n 与概率设计中的可靠度 R 之间的对应关系方程式,并用一系列图表把这种对应关系数字化。常规设计人员在选择安全系数时,可以利用这些图表快速地确定在某一安全系数下所作设计的可靠度;或者当可靠度作为设计目标时,快速选择出满足这个可靠度所应取的安全系数,使设计工作在产品的可靠性和经济性两方面都能得到兼顾和优化。     

轮库输油管道的断裂失稳分析

以弹塑性断裂力学的J积分理论为基础,综合考虑裂纹的J积分弹性解和全塑性解,分析了含裂纹延性管道的弹塑性断裂问题,通过对含内表面半椭圆轴向裂纹管道的J积分弹性解和全塑性解的分析并进行迭加,得出在载荷作用下反映管道内表面半椭圆裂纹扩展能力的J积分表达式,现场断裂管道的验证分析表明,计算结果与现场事故数据基本吻合,根据相关文献,计算出轮库输油管道母材和焊缝材料的管材系数,并以试验得出的轮库输油管道的断裂韧性JIC值为依据,在上述J积分表达式的基础上,计算了含有内表面半椭圆轴向3裂纹的轮库输油管道母材和焊缝材料的临界失稳压力,为该管道在设计工况下安全运行提供了理论依据。     

高钢级管道环焊缝应变能力评价

为了评价高钢级管道环焊缝的应变能力,建立了基于材料损伤理论的管道环焊缝有限元模型。通过优化裂纹尖端网格尺寸,准确模拟了裂纹尖端的应力分布及撕裂过程。采用屈服强度和均匀延伸率表征高钢级管道的材料特性,计算并分析了管道环焊缝的裂纹驱动力曲线,建立了裂纹扩展失稳准则和材料断裂韧性准则两种失效判据,研究了管道材料性能、裂纹长度及内压对裂纹驱动力的影响,定量分析了这些影响因素与管道应变能力之间的关系。结果表明:较之内压,裂纹长度对管道应变能力影响较大,材料均匀延伸率较屈服强度对管道的应变能力影响更大。针对基于应变设计的管道,建议对环焊缝提出均匀延伸率等塑性容量指标的要求,从而更好地为基于应变的高钢级管道的设计和评价提供技术依据。     

基于统一强度理论考虑拉压模量不同散体材料桩承载力计算

考虑岩土类材料拉压模量不同和应变线性软化特性,运用空间轴对称的统一强度理论分析了柱形孔扩张问题,推导出了圆孔扩张问题的应力场、位移场及最终扩张压力的统一解表达式,并在此基础上推导出了散体材料桩极限承载力计算公式.将该公式应用于某高速公路碎石桩复合地基中碎石桩极限承载力的计算,计算值与试验值吻合良好.最后,分析了不同拉压模量比、软化特性参数及其他计算参数对计算结果的影响.分析结果表明,采用传统弹性理论,不考虑拉压模量不同及应变软化的方法来计算会带来较大的误差.