海底管线的屈曲和屈曲传播

随着逐渐向深海开发石油资源的需要,许多海洋工程力学中的问题,迫切等待着人们去解决,其中一个新颖而又重要的问题就是海底管线的屈曲和屈曲传播。实践证明,在深水海域中铺设管线,由于在铺管船和海床之间管线有一段很长的悬跨段,比较容易发生这种破坏现象。屈曲传播是海底管线铺设中一个特有的力学问题,它指的是当管线承受过大的外压和      

海底管道铺设分析的子结构方法

深水S型铺管涉及三维空间的大变形和接触分析,由于收敛速度慢而导致求解困难.为克服这个问题,本文提出了一种子结构方法;通过凝聚托管架内部结点自由度,铺管问题可在二维空间表述和求解.本文方法具有快速收敛的特点,可对铺管问题进行广泛的参数研究.     

海底管道在铺设过程中的受力及运动分析

海洋管道在许多场合是处于在很长的段落上没有支承的状态。这种状态下的管道一般受力严重,其运动、变形和应力等应得到充分的估算。本文以用铺管船进行铺设的管道为例作了这种计算。运动方程借助于弹性力学中杆的理论得到,其最一般情况是含有十三个变量的强非线性微分方程组,且具有边界层性质。     

海底管道在铺设过程中的受力及运动分析

海洋管道在许多场合是处于在很长的段落上没有支承的状态。这种状态下的管道一般受力严重,其运动、变形和应力等应得到充分的估算。本文以用铺管船进行铺设的管道为例作了这种计算。运动方程借助于弹性力学中杆的理论得到,其最一般情况是含有十三个变量的强非线性微分方程组,且具有边界层性质。     

海底管道铺设的力学分析

海底管道铺设是近海工程建设中的重要环节．由于铺管问题的控制方程具有较强的非线性，加之边界可动，所以问题的求解比较困难．本文采用奇异摄动法较好地解决了这一问题，并与有限元解作了比较．     

海底管道离地点的接触条件探讨

海底管道的铺设分析和提升分析都用到管道和海床之间的接触条件，这个同时含有挠度、转角和弯矩的接触条件，在一般的力学模型中是很难理解的．考虑海床变形，通过海床和管道的变形分析，给出这种接触条件的真实背景和使用条件．     

海底管道的弹塑性稳定性和屈曲传播

本文根据我国南海海底输油气铺管的要求系统分析了海底管道在弯曲与外水压力共同作用下的弹塑性稳定性和屈曲传播.研究了管道的极值型屈曲和分枝型屈曲.在考虑管道的初始非圆度和材料的物理非线性的情况下提出了临界屈曲载荷的计算方法.综述和评论了屈曲传播现象的本质和各种计算方法.介绍了我们所进行的全尺寸管道实验.在分析理论结果时与现行的有关设计规程进行了比较和评论.     

概念力学分析中的延拓方法

在概念力学分析基本方法如动因素法、主响应法和极端形态界定法等基础上发展了延拓分析 的方法, 亦即以分析对象的一个概念力学基本分析模型为出发点, 通过不断延拓的分析过程 来达到解决一系列具有工程实际意义问题的目的. 给出了管道有暖流通过时管壁的内力与变 形分析和多层框架在均匀温降或楼面载荷作用下的弯矩分析等两个实际分析案例. 揭示了如 何在延拓分析过程中结合运用概念力学分析的其他基本方法以取得突破, 并进而确定结构受 力响应基本形态的过程.     

纤维增强陶瓷基复合材料疲劳迟滞回线模型研究

纤维增强陶瓷基复合材料初始加载到疲劳峰值应力时, 基体出现裂纹, 纤维/基体界面发生脱粘. 在疲劳载荷作用下, 纤维相对基体在界面脱粘区往复滑移使得陶瓷基复合材料出现疲劳迟滞现象. 建立了纤维陶瓷基复合材料疲劳迟滞回线细观力学模型, 采用断裂力学方法确定了初始加载纤维/基体界面脱粘长度、卸载界面反向滑移长度与重新加载新界面滑移长度, 分析了4种不同界面滑移情况的疲劳迟滞回线. 假设正交铺设与编织陶瓷基复合材料疲劳迟滞回线主要受0°铺层、轴向纱线内纤维/基体界面滑移的影响, 预测了单向、正交铺设与编织陶瓷基复合材料在不同峰值应力与不同循环的疲劳迟滞回线, 与试验结果吻合.      

INVESTIGATION ON FATIGUE HYSTERESIS LOOPS MODELS OF FIBRE-REINFORCED CERAMIC-MATRIX COMPOSITES

纤维增强陶瓷基复合材料初始加载到疲劳峰值应力时, 基体出现裂纹, 纤维/基体界面发生脱粘. 在疲劳载荷作用下, 纤维相对基体在界面脱粘区往复滑移使得陶瓷基复合材料出现疲劳迟滞现象. 建立了纤维陶瓷基复合材料疲劳迟滞回线细观力学模型, 采用断裂力学方法确定了初始加载纤维/基体界面脱粘长度、卸载界面反向滑移长度与重新加载新界面滑移长度, 分析了4种不同界面滑移情况的疲劳迟滞回线. 假设正交铺设与编织陶瓷基复合材料疲劳迟滞回线主要受0°铺层、轴向纱线内纤维/基体界面滑移的影响, 预测了单向、正交铺设与编织陶瓷基复合材料在不同峰值应力与不同循环的疲劳迟滞回线, 与试验结果吻合.     

纤维增强复合材料对称角叠层板的弯曲分析

1. 引言角叠层板是设计复合材料结构时常用的材料铺层形式,对于各层等厚度板,常用的有对称铺设(图1)和反对称铺设(图2)两种。     

基于分段Knothe函数的采空区埋地管道动态力学特性研究

针对穿越采空区埋地管道的动态力学预测问题,本文在概率积分法基础上将煤矿开采距离定义为开采时间与开采速度的乘积,采用分段Knothe函数模型并使用叠加原理,建立了在管-土协同变形期间水平煤层及缓倾斜煤层下埋地管道的动态下沉模型;在此基础上,运用弹性地基梁模型求解管道的挠度并结合分段Knothe函数建立了管道动态力学预测模型。结果表明:通过对比理论计算数据与实测数据可知,基于分段Knothe函数的预测方法能够比较真实地反映埋地管道的动态下沉位移及不断开采对埋地管道下沉变化的客观规律,且通过管道挠度方程能准确预测管道的动态力学行为。     

工程中的管道振动问题

管道振动是随着近代工业趋向高速、高压、容量增大而日益显示了其重要性的一项工程实际课题.它是一类特殊的力学现象.本文侧重于力学的应用角度,综述管道振动的理论、计算和控制方法.     

基于铺层参数的铺层方式与纤维分布协同优化的层合板最大刚度设计

纤维增强复合材料层合板的弹性性质依赖于单层板的纤维含量(体分比)以及铺层方式(总层数、各单层的厚度与铺设方向)。本文研究在给定材料用量条件下层合板的最大刚度设计问题,采用铺层参数作为铺层方式的描述参数、以铺层参数和单层板纤维含量体分比在层合板面内的分布的描述参数为设计变量,以层合板的柔顺性最小为目标,建立了铺层方式和纤维分布协同优化的层合板最大刚度设计问题的提法和求解方法,给出了具有最大刚度的层合板最优铺层方式和纤维含量的分布规律的设计实例。     

MECHANICAL MODEL OF CASING CUTTING IN DEEPWATER

针对深水套管切割力学模型单一、切割泵冲选择困难等问题, 利用长杆铣削模型, 建立了深水套管切割力学模型, 计算出钻柱切割扭矩和切割允许的最大泵冲, 得出了切割扭矩占井口驱动扭矩的比例与作业水深之间的关系, 对深水弃井作业中套管割断判断指标的形成具有指导意义. 结合南海某两口井套管切割的现场数据, 验证了模型的正确性, 其计算结果可以为深水弃井作业中合理的泵冲参数选择提供理论参考, 为深水弃井作业提供技术保证, 进一步提高切割效率, 具有很好的应用价值.     

海底管道受坠物锚击损伤模型试验研究

为探索不同影响因素对锚击作用下海底管道的损伤规律,本文通过海底管道受坠物锚击作用损伤试验,研究了坠物质量、坠落高度、管道铺设条件、水深和坠物形状对海底管道机械损伤的影响。试验结果表明,管道的凹陷损伤与应变随坠物质量和坠落高度的增加而增加;在相同质量的立方体、球体和模型锚三种形状坠物作用下,球体坠物对管道的损伤最严重;管道的损伤程度随铺设的沙土厚度和水深的增加而降低;沙土层比硬土层可以更好地降低管道的损伤程度;在距撞击点50cm范围内,管道发生塑性形变。     

管道超声导波检测专用探头的研制

结合常规超声探头的研制技术，根据检测对象——管道的特殊性，从敏感元件、背衬材料、保护层以及外型等各方面详细介绍了一种管道超声导波检测专用探头的研制过程；利用这种探头分别在板和管中进行了激励接收超声导波的实验，结果表明，这种探头能够激励接收超声导波。     

全尺寸隔水管在复杂应力状态下的力学特性试验研究

为对隔水管在复杂应力状态下的力学特性进行试验研究,研制了能够模拟高液压环境下管柱力学行为的特殊试验装置——深水管柱力学模拟试验系统,并借助该系统对全尺寸隔水管在受内外压条件下进行了力学特性模拟试验。结果表明:试验系统运行良好,能够有效地按照要求进行加载、卸载。试验中通过对隔水管试件进行内外压加载,同时对系统两端的轴向活塞加压,消除了由于内外压产生的轴向力,实现了在内外压条件下的隔水管力学特性模拟试验。通过在管柱外壁粘贴电阻应变片,得到了其真实径向应变与环向应变随内外压变化的关系曲线,并通过分析计算得到了试件的真实应力状态。由于隔水管加工制造等方面的误差,真实的应变数据、应力状态与理论推导结果并不重合。为了提高深水作业的安全性与经济性,可以借用试验结果对理论推导值进行修正,也说明了用试验方法进行隔水管力学特性研究的重要性。该试验系统为深水作业管柱等的模拟试验提供了一个良好的平台,能够有效降低深水钻采作业的风险,提高深水钻采作业的经济性与安全性,具有较高的推广应用价值。     

斑马鱼S型起动运动学研究

快速起动是鱼类重要的一种机动能力,有助于鱼类的逃逸和捕食。快速起动通常分为C形起动和S形起动两种模式。本文利用数字式高速摄像机定量地研究了斑马鱼从低速巡游状态做出捕食反应的运动过程。通过分析斑马鱼的运动图像,发现S形起动过程大体可以分解为三个阶段:第一阶段,斑马鱼的头部和尾部都迅速向相同的一个体侧方向转动,整个身体近似弯曲反写的S型。第二阶段,斑马鱼的头部转向捕食方向,尾部摆动1~2个周期,整个身体近似成S型。第三阶段整个鱼体逐渐恢复平直形态,其前端2/3的部分不再摆动,维持一种类似在水中滑翔的游动姿态。本文定量分析了各个阶段鱼体躯干曲线的形状,给出了鱼体的速度分布,并定性地解释了S形起动的力学机理。     

均衡型层合板

本文在经典层合板理论的基础上讨论了层合板的均衡型问题.给出了既适合阿络理论也适合层合板理论的广义均衡型条件;阐明了均衡型的力学机理.均衡型是使层合板面内各方向具有相同相对伸长时的铺层形式.说明了均衡型层合板的应变和应力计算方法.引入均衡应变概念,讨论了与金属层复合时层合板的均衡型,并用表格形式开列了网络理论的相应公式.本文的结果不仅适合同种纤维增强的层合板,也适合不同种纤维增强的混杂层合板.