海底管跨涡激振动敏感性分析

涡激振动会引起海底管跨的疲劳失效,激振频率、固有频率及激振载荷等是其主要影响因素.固有频率是表征结构对荷载敏感程度的指标,管跨共振只可能在漩涡发放主频率接近管土结构的固有频率时才产生.分析了海底土壤力学特性、悬跨长度、管道尺寸、海流速度等对管跨涡激振动的影响规律,结果表明:随着管道覆盖层土壤硬度增大,管跨的最大应力部位逐渐从管跨中点向土壤和管跨的交界区域移动;当海流速度较大时,对于小管径海底管道,靠近管跨中点和管跨两端易发生疲劳失效.在工程设计校核过程中对易引发疲劳失效的部位予以关注,有助于提高海底管道的可靠性.     

深水管道涡激振动控制方法

海底管道涡激振动控制是管道设计中的重要问题。根据深水环境下,海底表面流速通常很低,并且基本不受波浪影响的特点,指出深水涡激振动控制应主要考虑疲劳失效,用管道的疲劳寿命作为深水悬跨管道涡激振动的控制条件。建立了深水环境下涡激振动的非线性微分方程,给出疲劳计算公式,并对比了浅水控制方法与深水控制方法计算的临界跨长。     

海底管道疲劳损伤与疲劳寿命的可靠性计算

将海底管道服役期内的长期海况看成由若干离散的短期海况组成,每一个海况的短期分布均服从Rayleigh分布。利用Miner线性累积损伤理论,通过模态分析和谱分析方法确定海底管道在各短期海况下的应力响应谱,研究波浪载荷作用下海底管道的疲劳损伤,结合S-N曲线对疲劳寿命进行可靠性分析,并研究相关参数对疲劳损伤和可靠性的影响。疲劳寿命是一个复杂的随机过程,综合疲劳强度的不确定性、疲劳载荷的随机性、计算应力范围与真实应力范围的不确定误差以及Miner线性累计损伤理论的近似性4个因素,得到了疲劳寿命的数学表达式和疲劳失效极限状态方程。以埕岛油田海底管道为例,分析了管道边界、悬空长度、水动力参数等对疲劳损伤和可靠性的影响,其中悬空长度对疲劳损伤和可靠性的影响最大,惯性力系数的影响次之,拖曳力系数的影响可以忽略。     

海洋立管错列涡激振动特性数值模拟

为了掌握海洋立管系统的涡激振动规律,发展了广义α法求解圆柱振动方程,增强了解法的稳定性,在改进特征线算子分裂(Characteristic Based Split,CBS)求解流场方程的基础上,提出了流-固耦合有限元解法计算涡激振动问题,并通过基准算例验证了解法的精度和稳定性。运用该解法数值模拟了低雷诺数下多种工况条件时两错列圆柱的涡激振动过程,结果表明:当攻角较小时,上游圆柱脱落的涡直接与下游圆柱相互作用,增加了下游圆柱上、下表面的压差,导致大尺度涡激振动现象,而此时下游圆柱的振动频率由上游圆柱的涡脱落过程决定;当攻角较大时,下游圆柱将脱离上游圆柱的尾迹区,其绕流流场、受力情况及振动频率均趋近于单圆柱情况。研究结果可为海洋立管系统布置的工程应用提供参考。     

开口截面斜拉桥涡激共振风洞试验及减振措施研究

对某大跨开口截面斜拉桥进行节段模型风洞试验，测试了主梁成桥状态的气动性能.试验结果表明，该桥主梁在设计风速范围内出现了明显的竖弯以及扭转涡激共振现象.参数化的试验研究表明，该桥的涡激共振现象在相当广泛的阻尼比范围内均存在，即使将竖弯以及扭转阻尼比提高到1%以上仍然存在明显的涡激共振现象，且振动幅值仍超过规范允许值.为了抑制主梁的涡激共振，通过风洞试验设计了有效的气动措施减振方案.测试表明，所采用的减振措施能有效地消除该桥涡激共振的发生.     

海底管道悬空段状态检测及安全性评价

由于海况的变化,海底管道会出现悬空段,其安全性受到高度关注。采用侧扫声呐及浅层剖面检测技术,对某海底管道进行了实际检测,得到了管道全线的掩埋、裸露、悬空现状,同时对悬空段进行了加密检测,探明了海床状况。构建了海底悬空管道应力分析模型及涡激振动分析模型,并基于实际检测结果,对该海底管道进行了悬空应力分析及涡激振动分析。结果表明:该检测技术能够准确地得到管道的状态变化情况,该管道全线悬空段中有1处为危险状态,其余各处均处于安全状态。研究成果可为海底管道的安全运行提供技术支撑。(图5,表4,参17)     

并列双箱梁桥面风致涡激振动试验研究

基于两座具有并列双箱梁的缆索承重桥梁,做了一系列的弹性悬挂节段模型风洞试验.结果表明,双桥面之间存在不可忽略的气动干扰效应,它对双桥面桥梁的涡激振动会产生不利影响.以平胜桥主梁节段模型为基础的风洞试验研究表明,并列双桥面之间的气动干扰效应随着桥面间距的增加而减弱,从而使主梁的涡激振动特性随两桥面之间的距离而变化,而增加阻尼是抑制双桥面涡激振动的有效手段.     

桥梁用TMD的基本要求与电涡流TMD

总结了传统调谐质量阻尼器(TMD)在涡激振动控制中的工作性能,提出运用多重调谐质量阻尼器(MTMD)理论进行TMD设计,提高振动控制的鲁棒性;开发了电涡流阻尼器取代传统油阻尼器作为TMD的阻尼发生装置,延长TMD的疲劳寿命.利用遗传算法实现了MTMD的参数优化设计,与TMD的比较表明,MTMD在控制效率和鲁棒性方面具有更优越的综合性能.电涡流TMD在试验和实际工程中的成功应用表明电涡流TMD在桥梁振动控制领域具有广阔的应用前景.     

海底管道通球风险故障树定量分析

通球检测是海底管道日常运维的重要手段,但我国目前多数海底管道通球检测的执行风险较高,发生清管球卡球是最普遍的通球风险事件,为了合理规避通球风险,有必要进行作业前风险分析。将故障树定量分析方法应用于海底管道通球风险评价,通过风险辨识给出了引发卡球的各类中间事件及基本事件,绘制了海底管道通球失效故障树图,并进一步对最小割集及基本事件结构重要度进行求取。在此基础上给出了通球风险模糊综合评价数学模型及二级评价的求解过程,通过实例运算最终得出通球失效概率等级,解决了海底管道通球风险定量评价的难题,对海底管道其他类型作业风险的量化分析具有借鉴意义。     

某散货轮尾部导流罩疲劳分析

对某新型散货轮尾部螺旋桨导流罩进行了振动特性测试和有限元仿真,得到该罩自身及其与船体结构系统 耦合振动的频谱.分析确定了可能因长期共振导致疲劳失效的部位,利用改进的名义应力法和累积损伤理论对该 部位的振动响应和疲劳寿命进行了定量计算,最后对该导流罩的设计与安装提出了建议.     

悬索斜拉索组合式跨越管桥风致振动分析

应用大型有限元分析软件ANSYS,分别建立了大跨度悬索斜拉索组合式管桥建造时成桥状态和服役20年后运行状态的有限元模型。通过对管桥两种状况下的模态分析,获得管桥前二十阶固有频率和模态振型。在模态分析的基础上,进一步对管桥进行风致振动分析。分析结果表明,风力的等级对管桥疲劳载荷幅值的大小影响不大;管桥在服役20年后,管道和拉索的疲劳载荷幅值低于管道和拉索允许的疲劳强度值,不会引起管桥的疲劳失效,但要高于20年前建造时的疲劳载荷幅值水平。     

交通荷载下管道疲劳寿命的模糊可靠度方法

以受交通荷载作用的埋地管道为研究对象，认为受交通载荷作用下管道的失效是一个模糊随机事件。考虑交通载荷的非平稳作用特点，基于模糊理论，在合理选取隶属函数的基础上，结合可靠度分析方法对交通荷载作用下管道的疲劳寿命进行了计算，提出了一套简便方法，从而为交通荷载下管道系统的可靠性设计计算提供了一种明确的分析方法和思路。     

往复压缩机声学脉动分析及出口管道减振模拟

往复压缩机出口管道振动容易引起管道疲劳破坏,可以通过改变管系内气柱的固有频率来避开往复压缩机的激振频率。结合往复压缩机与管道系统的振动机理及减振方法,建立了往复压缩机结构等效数学模型,利用振动分析软件对机体进行声学脉动模拟,并依据分析结果对其出口管道进行减振设计。研究结果表明:增设孔板可明显降低往复压缩机出口管道的固有频率,使之避开共振响应区域,降低管系气柱压力不均匀度和脉动幅值。模拟结果为往复压缩机的安全使用与疲劳计算提供了科学依据,也为后续的配管设计工作提供了参考。     

天然气管道可靠性的计算方法

基于可靠性的设计和评价方法（RBDA）是天然气管道设计技术的发展方向,国内外学术界针对该方法的应用展开广泛研究。针对天然气管道基于可靠性设计与评价方法所涉及的理论内容,研究了管道可靠性的分析过程,给出了极限状态方程蒙特卡罗仿真的通用算法,建立了管道可靠度计算软件框架,并以CSAZ662附录O中提供的无缺陷管道屈服和破裂极限状态函数为例对某输气管道进行可靠度计算和参数的敏感性分析。最后,根据分析结果,对管道的设计和管理提出可行性建议。提出的计算方法将方程与仿真计算分离,适合将更多的方程列入计算框架中,可以对管道的可靠性进行全面分析。     

树枝状输气管网可靠性评估

基于天然气管网可靠度的概念,将图论中的最大流可靠度和基于阈级的单元重要度引入树枝状输气管网系统可靠性的分析,得到了求解输气管网系统可靠性指标——可靠度的数学模型,并将之用于对输气管网系统进行可靠性评估。结合苏里格气田苏10井区集输管网实例,阐述了该方法的具体应用步骤。分析了影响管网系统可靠度的主要因素,指出：管网系统可靠度计算正确与否严重依赖于组成系统各单元可靠度数据的准确性;管网的拓扑结构和管段单元重要度对管网系统可靠度的影响较大,愈是靠近汇点的管段,其单元重要度愈高;基于阈级的单元重要度对管网系统可靠度的反映并不完美,尚须引入其他可靠性指标;在选择气田集输管网方案时,必须综合考虑工艺可行、经济节约和方案可靠等多方面因素。     

管道的鞭击分析

在无约束、带压管道的运行中外由于阀门的研启和关闭而产生的水击效应、管道压力和温度的波动，以有地震等，均会这道发生鞭击。对于发生气蚀、腐蚀、蠕变和金属疲劳的管道，严重的鞭地导致其破裂，泄漏的液体所产生的喷射力会加大管道的振动幅度，管道由此发生塑性塌。因此，研究管子鞭击的产生和发展，以作出正确的载荷和有分析，是防止和减少管道鞭击破坏的前提。介绍了管道鞭击现象、管道鞭击的变莆和喷射力，对管道发生的鞭击破     

长输油气管道第三方破坏故障树分析

随机性强,不易预测和控制是油气管道第三方破坏的主要特点,为此建立了油气管道第三方破坏故障树模型。运用故障树分析方法对油气管道第三方破坏失效进行了定性和定量分析。求出了最小割集,识别了第三方破坏引起管道失效的主要因素。通过最小割集求解顶事件发生的概率以及对基本事件进行重要度分析,形成了基于故障树分析模型的定量分析思路和方法,可以为管道路线的选择及安全管理与设计提供参考。     

输油泵进出口管道振动诊断方法

输油泵机组及其进出口连接管道在运行过程中出现的振动问题是影响输油管道安全稳定运行的主要威胁之一.分析了管道系统激振力的来源和振动成因,并给出了诊断方法.针对某长输管道输油泵进出口管道出现的振动现象,运用振动测试手段对输油泵及其进出口管道分别进行了振动检测和分析.当输油泵进出口管道振动速度有效值最大达到9.28 mm/s...     

三维海底悬空管道自振特性研究

利用有限单元法对三维海底悬空管道的自振特性进行了模拟分析研究,建立了悬空管道的三维分析模型,得到了三维管道刚度和质量矩阵,并形成了悬空管道的自由振动方程.采用机械振动的广义JACOBI理论编制JACOBI程序,计算固有频率的数值解及临界悬空长度.结果表明,采用JACOBI程序可以快速、方便地求出海底悬空管道的固有频率,为海洋工程的管道设计提供依据.