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。     

园林灌溉管道造价函数拟合研究

为解决目前灌溉管网优化设计的关键问题之一,即管径优化问题,本文引入市场材料造价信息、工程预算定额等内容计算各种管径的灌溉PVC管道的工程单价,通过统计分析得出适合临沂市的园林灌溉管道造价函数,其结果对于不同地区的灌溉管道造价函数的制定同样适用。     

焊接拘束条件下油气管道焊接接头的断裂韧性

在油气管道连头焊缝及金口焊接过程中,管道强力组对,工况复杂,存在较大的拘束应力,造成金口焊接接头成为薄弱环节,易发生泄漏或开裂。为了提高焊接接头的断裂韧性,设计了自拘束焊接装置,模拟金口在不同拘束条件下的焊接过程,并对焊接接头的断裂韧性CTOD(Crack Tip Opening Displacement)值进行测试和计算。结果表明:在拘束条件下,焊缝区的CTOD值与自由状态下的CTOD值相差不大;热影响区的CTOD值则明显低于自由状态下的CTOD值,且拘束应力越大,CTOD值下降越明显,韧性越差。油气管道在拘束条件下进行焊接,一定程度上降低了焊接接头的抗开裂性能,建议在金口焊接时尽量降低拘束应力,以减少对焊接接头断裂韧性的不利影响。     

直径1422mmX80管道环焊接头应变能力数值模拟方法

鉴于高钢级管材的组织特征及焊缝失效对于管道安全的重要影响,管道环焊缝承载能力成为当前管道行业的研究热点,以中俄东线全自动焊口为研究对象,准确考虑环焊接头根焊、热影响区、母材、填充焊4个区域材料本构关系的差异性,基于有限元方法建立了分析管道环焊接头应变能力的数值仿真模型。定量分析了母材屈强比、运行内压、载荷类型等组合工况下焊缝强度匹配系数等对管道环焊缝裂纹扩展驱动力的影响。采用静裂纹起裂的失效判定方法,以表观断裂韧性值为临界准则,结合中俄东线管材及环焊接头材料特性参数实际变化范围,计算了在设计工况范围内最不利条件下中俄东线环焊接头的应变能力。结果表明:提高焊缝区强度匹配能够有效减小接头的裂纹扩展驱动力,增加管道内压或提高母材屈强比会使相同强度匹配条件下的裂纹扩展驱动力更大,拉伸载荷下的裂纹扩展驱动力要大于弯曲载荷下的裂纹扩展驱动力。该方法既可以用于根据焊接接头性能要求指导焊接参数的确定,也可以用于在役管道含缺陷焊接接头的适用性评价。     

CFRP-木材复合材界面I型断裂特性研究

采用基于断裂力学能量释放率理论的双悬臂梁试验方法对CFRP与落叶松及杉木复合界面断裂韧性进行了研究。结果表明,CFRP-木材界面断裂韧性优于木材间界面,界面两侧材料的差异性有助于改善界面裂纹的失稳扩展;界面面内裂纹尖端应力巨大,扩展主要发生在界面层内;复合材试件状态对断裂韧性影响较大,干状态时复合材断裂韧性较小,水分增加有利于抵抗裂纹扩展。断裂韧性可作为界面强度评价参数,干状态时CFRP与落叶松间界面为673.24 N·m^-1,CFRP与杉木间界面为438.14 N·m^-1。     

基于钢筋混凝土管水力管径优化计算方法

通过对钢筋混凝土输水管道管径计算方法的举例分析,对管径理论值、工程实践中经济管径及经验公式的管径计算值进行比较,提出在工程设计实际应用条件下,以水力重要理论为支撑,通过多法并举的方式,拟合得到一种简单易行的管径优化计算方法,据此指导工程实践.以恒定流管道直径计算为例,在经济因子与技术因子的约束下,提出一种水力管径的优化计算方法并予以验证,其误差率仅为1.99％.     

X52石油管材的J积分试验研究

通过对X52薄壁管材断裂韧性的试验研究,包括试样制备、试验原理、试验程序等,得到了X52薄壁管材母材和焊缝材料的J积分值,为进一步研究该管材在石油管道工程中的承压能力和安全性等问题提供了理论分析依据。指出对这样的管材做小试样的J积分试验来测试其断裂韧性既方便、合理,又经济。     

基于并行SAGA的成品油管道开泵方案优化

为了降低管道运行能耗,针对成品油管道开泵方案的优化求解方法主要包括动态规划算法(Dynamic Programming,DP)和基本遗传算法(Simple Genetic Algorithm,SGA),其存在管道较长时计算效率低及求解结果最优性不高等问题。在对成品油管道运行过程中开泵方案优化问题深入分析以及对并行计算技术深入理解的基础上,应用模拟退火遗传算法粗粒度模型(Coarse-Grained Simulated Annealing-Genetic Algorithm,CGSAGA)进行较大规模的成品油管道开泵方案优化研究。以某实际运行的成品油管道为例进行计算,结果表明:CGSAGA的求解效率与结果最优性均优于传统串行算法,因而为成品油管道开泵方案优化快速、准确制定提供了有效的途径。     

成品油管道开泵方案统一优化模型

优化成品油管道沿线泵站开泵方案可以降低管道运行能耗。以包含泵机组并联运行模式及配备变频泵的成品油管道为研究对象,考虑沿线节点压力、过泵流量等约束,基于已有批次输油计划,建立以运行时间内管道全线运行能耗总和最小为目标的混合整数线性规划模型(Mixed Integer Linear Programming,MILP),并利用分支定界算法求解。利用该模型求解了中国某条成品油管道的优化配泵方案,计算耗时213.76 s,所得结果符合约束限制,具有较强的实用性,可为中国成品油管道优化运行提供指导。     

基于ANSYS二次开发的海管浮拖法强度分析程序

针对海洋工程中海底管道漂浮拖运的施工方法,基于ANSYS的语言图形界面设计语言UIDL和参数化设计语言APDL,编制海洋管道浮拖法数据输入对话框,并进行参数化建模,开发管道浮拖强度分析专用模块程序.建立了海洋管道浮拖过程的分析模型,对浮筒配置、浮拖载荷、支撑条件及拖轮约束等进行分析.通过主菜单和对话框的设计和命令流的编...     

长输油气管道强度与优化设计软件

依据有关管道工程设计规范及管道强度、稳定性与优化设计理论,开发了油气长输管道强度与优化设计分析系统软件.该分析软件可完成管道常规设计、抗震设计、穿跨越设计、管道稳定性分析、固定墩设计和隧道内管道优化设计等工作.以西气东输工程隧道管道固定墩推力计算为例,对比了PIPSOD和商用有限元软件的计算结果,最大相对误差为4.2%,计算结果可靠,可满足油气管道工程强度与优化设计的要求.     

焊接材料强度对高钢级管道环焊缝应变能力的影响

为了评价母材、根焊材料、填充焊材料的强度对X80管道环焊缝应变能力的影响,采用非线性有限元方法,以中俄东线直径1 422 mm、壁厚21.4 mm的高纲级管道为研究对象,考虑焊接接头完整几何形貌与性质有明显差异的4种材料分区,采用钥匙孔(Key Hole)模型准确模拟裂纹张开过程中裂纹尖端的钝化行为,研究了拉伸载荷作用下根焊内表面周向裂纹的起裂行为。计算结果表明:对于双V形坡口焊接接头,根焊材料强度对焊接接头整体应变能力影响很小,可以忽略不计;填充焊材料与母材强度的高强匹配对保证焊缝区应变能力最为重要,在难以提高填充焊材料强度的情况下,限定母材的强度指标是提高高钢级管道焊接接头应变能力的有效方法。(图7,表1,参25)     

国内外油气长输管道应力分析标准的比较

对比分析了国内规范与ASME规范关于油气长输管道应力分析的评价标准。针对油气长输管道,两个体系的规范都遵循强度理论制定管道应力评价标准。ASME规范按照受约束与非约束管道制定了管道应力的校核标准,国内规范按照一般地段、穿越地段和跨越地段3种管道敷设条件分别制定了管道强度的校核标准,在一定程度上参考了ASME规范的相关规定。对比两个规范体系,最新版本的ASME油气长输管道规范对油、气管道应力校核标准趋于一致,而国内规范更新相对滞后,输油与输气管道的校核标准不统一,且缺少对输油气管道不受约束条件下的热胀应力规定,存在改进的空间。建议跟踪ASME规范,尽快修订国内相关标准。     

高钢级管道环焊缝表观断裂韧性影响因素数值模拟

为准确表征高钢级管道环焊缝与小尺寸试样表观断裂韧性的关联性,采用有限元方法,开展了含裂纹型缺陷管道环焊缝及小尺寸单边切口梁(Single Edge Notch Beam,SENB)试样的断裂数值模拟分析.通过对比全尺寸管道环焊缝与SENB试样二者之间表观断裂韧性的差异,引入表观断裂韧性转化系数,定量研究了管径、壁厚、裂...     

中缅管道悬索跨越非对称性桥身安装实践

中缅管道悬索跨越工程多建在山谷、河流上，两岸施工条件复杂，通常不具备对称安装条件。针对该问题提出非对称方法进行悬索跨越桥身安装。利用仿真计算分析非对称施工时跨越结构的受力状况，结合施工缆索等措施，优化吊装工序及预偏措施，完成桥身安装。通过中缅管道悬索跨越工程的实践，实现了从跨越一岸向另一岸进行桥身的安装，桥身安装过程中结构受力合理，成桥线形符合设计要求。通过此技术的实施，证明非对称安装技术能够满足特殊地形下桥身安装施工需要，顺利解决了对称法桥身施工对施工场地要求较高的问题，能够取得良好的经济效益与社会效益。（图5，表1，参9）     

高钢级管道环焊缝主要特征及安全性评价

环焊缝是长输管道的重要组成部分,其失效是载荷、缺陷、局部断裂韧性、强度匹配、焊缝几何结构及残余应力等因素相互作用所致,且高钢级管道因焊接技术难度增大,也增加了环焊缝失效的可能性。基于此,分析了环焊缝的载荷、缺陷及强度匹配特征,揭示了低匹配环焊缝或热影响区软化环焊缝的应变集中机理,阐释了环焊缝的脆性断裂、屈服前净截面垮塌、屈服后净截面垮塌及母材颈缩4种失效模式,比较了GB/T 19624-2019、BS 7910-2015、API 579-1/ASME FFS-1-2016、API 1104-2013等国内外标准对环焊缝安全性评价的适用性,提出了基于应变的环焊缝安全性评价方法,讨论了裂纹尺寸、强度匹配系数等因素对环焊缝裂纹驱动力的影响。研究指出:明确环焊缝的载荷或位移是其安全性评价的前提,提高环焊缝的应变能力可以增强高钢级管道对于不良地质条件的适应性,建议开展环焊缝裂纹缺陷产生和扩展机制研究,并发展基于应变的断裂理论,优化环焊缝的强度匹配,定量环焊缝的应变能力与焊缝几何特性及力学性能参数的关系。(图9,表2,参33)     

某跨越结构事故分析

对某跨越结构中出现的工程事故进行了原因分析,提出了解决该工程事故的施工方案。采用采用国际通用结构有限元程序ＳＡＰ９０,对最终的跨越结构处理方案作了详尽的计算,计算模型中,输气管道采用该程序的管道单元模拟,其它构件采用空间梁单元模拟,计算结果表明,该处理方法安全可行,避免了道道运营中的安全隐患。     

汽车悬挂振动参数的优化选择

本文论述汽车悬挂设计时,有关振动参数的优化选择及汽车在不同路面上的随机输入和汽车悬挂系统振动的响应,包括振动加速度和动行程的均方响应.以振动加速度响应最小为目标,并以悬挂动行程响应在一定限制条件下作为约束,找出它们的函数关系,优选计算振动时的参数,包括悬挂阻尼、弹簧刚度和振动频率.文内优化计算的方法是用简便的自编程序,在一般微机(如PC-1500)上即可完成,并以三种型式的汽车为例,得出了优化计算的结果.     

单木造材优化嵌入传统林分经营优化中的红松人工林精准经营模式

以黑龙江省红松(Pinus koraiensis Siebold et Zuccarini)人工林主要分布区域的标准幼龄林(初植密度2 500、3 300株/hm²,地位指数12、14、16 m)为研究对象,利用韦布尔(Weibull)函数预测株数保存率为85%时不同立地指数的红松人工林在10 a时的直径分布;依据红松人工林幼龄标准林分数据,利用人工红松单木-林分基础模型和球果模型构建的林分模拟器对标准林分进行生长模拟,在传统经营优化模式中嵌套单木造材优化,构建单木造材优化嵌入传统林分经营优化中的红松人工林精准经营模式(简称“精准林分经营优化模式”);以木材和球果总净现值最大为目标,对比精准林分经营优化模式、传统林分经营优化模式的差异,分析造材优化对林分经营优化结果、林分经营措施的影响。结果表明：在约束间伐强度和固定下层伐的条件时,与传统经营优化模式相比,精准林分经营优化模式使总经济效益提升6.5%～9.1%。立地条件越好,精准林分经营优化模式对木材净现值增长率、年均木材产量、主伐时林分平均胸径的增量影响越显著,而对年均球果产量、球果净现值增长率的增量影响较小。在...     

农村人畜饮水工程管道故障原因及排除方法

供水管道常见故障及产生原因管道损坏通渭县人畜饮水工程的管道损坏,主要是接口渗漏、管道爆裂、折断三种表现形式。其损坏的主要原因有以下几方面。(1)管道质量差。人畜饮水工程的主要材料是pvc硬聚乙烯塑料管,由于出厂时质检不严,原材料质地不优良,致使生产出来的塑料管管壁厚度不均,以及材料较脆,使用强度低,连接铸铁管及其节制闸等配件在工艺上存在缺陷(组织疏松、不均、有砂眼、局部有补焊和疤痕)。(2)水锤现象。扬程高、管道长、水压大、流速快的供水管道在关闭闸阀时极易产生水锤破坏和管道爆裂。(3)地基的原因。因地基不良,产生不均匀下沉或管下有硬物造成局部应力集中,在内外负荷作用下造成管道断裂豁口。(4)温度应力。在刚性接口的管道中,因温度变化产生温度应力造成管道断裂。(5)内外负荷过大及腐蚀。由于管材强度不够或内外腐蚀严重,在管道承受水压过大以及外部荷载过大时,使管道产生弯曲应力而破坏。(6)施工造成的管道破裂与渗漏。在管道施工时,塑料管之间对接,塑料管与钢管及三通等之间对接时由于技术不熟练,经验不足,造成管口松动或破裂及承压能力下降,大型管道施工时弯头、丁字管及爬徒坡处末加支墩、铸铁管打口操作与接口材料配料不当,钢管焊接有问题(如漏焊、气化、裂缝、致使焊接强度不足),也同样造成管口松动与破裂。