T型管接头的应力分析

本文通过三维光弹性实验,对海洋石油钴井平台T型管接头的应力进行了分析,给出了弦管和支管的内外壁应力分布及应力集中系数,并与有限元计算以及其它计算结果进行了比较,有较好的一致性。     

NUMERICAL ANALYSIS OF THE STRESS CONCENTRATION IN REVERSE K-JOINTS

逆K 型管节点广泛应用于海洋平台,其强度是平台结构安全评估的重要课题. 基于ANSYS 软件,应用分区域网格划分法,建立含焊缝的逆K 型管节点有限元模型,分别计算了在轴向载荷、平面内弯矩和平面外弯矩作用下焊缝周围热点应力的分布情况. 通过对105 组逆K 型管节点模型进行分析,获得了其在3 种基本载荷作用下沿焊缝的应力集中系数（stress concentration fctor,SCF）,并对主管和支管的SCF 分别进行研究,得出了几何参数对主管和支管的SCF 及极值位置的影响规律.     

冰区海洋平台的时变疲劳可靠性分析

冰区海洋平台在交变冰力作用下的管节点疲劳是影响平台安全的主要因素。本文结合现有的冰疲劳环境荷载及冰力谱函数,提出了相对于冰速、冰厚随机冰载的管节点应力幅显式近似计算公式;将海洋平台管节点的全寿命划分为裂纹萌生和扩展两个阶段,分别采用S-N曲线法和Paris公式来计算相应的寿命;并考虑了管节点抗力随时间的衰减,得到了时变疲劳可靠性计算公式;最后对渤海JZ20-2 MSW平台进行时变疲劳可靠性分析。结果表明,本文提出的疲劳应力幅近似计算方法和时变可靠性分析方法是合理有效的。     

海洋平台管节点应力分析研究工作展望

本文在我国目前海洋平台管节点研究工作的基础上,提出今后管节点应力分析研究的几点意见,包括对复杂管节点及组合载荷作用下的研究,管节点静强度应从冲剪强度准则转向极限强度准则的研究,弹-塑性分析的研究,以及管节点局部变形的研究等.对上述研究方向的目的、意义及作法等提出了看法.      

T型管节点的拟协调元的计算

本文根据拟协调元原理,用多重子结构的计算方法,针对海洋平台管节点,编制了相应的计算程序,并对某种T型管节点进行了应力分折。计算与试验结果作了比较,得到了一些有益的启示。     

拉伸螺杆半椭圆表面裂纹应力强度因子

将拉伸螺杆简化为理论应力集中系数Kt不同的带“V”形缺口圆杆,采用裂纹尖端为20节点奇异单元的三维有限元模型,对螺杆半椭圆表面裂纹的应力强度因子进行了计算.给出了具有普遍性意义的螺杆表面裂纹应力强度因子公式.为验证本文计算结果的有效性,还将本文M22×1.5螺杆的应力强度因子计算结果与试验结果进行了对比.     

一般应力比时焊接节点的疲劳强度估算方法

考虑了焊接节点的几何形式、受载形式、材料、应力比、残余应力、板厚以及焊趾根部的短裂纹等因素对疲劳强度的影响。利用Ｐｅｔｅｒｓｏｎ公式和Ｔｏｐｐｅｒ公式，在引入极值疲劳切口系数概念的基础上，建立了一般应力比时焊接节点的两个有效应力集中系数估算公式，理论计算与实验结果的比较表明：用该方法预测焊接节点的有效应力集中系数有较好的准确度。文中的研究可望为工程应用提供一种有效的方法     

T型管节点光测贴片法的弹塑性分析

本文提出光测贴片法进行弹—塑性分析的应力计算方法和若干关键性的测试技术问题。对海洋工程T型管节点连接主、支管焊趾等处进行了弹—塑性应变和应力分析。给出了相应的应力分布和热点的应力及应变集中系数     

K型管节点的应力集中系数研究

采用有限元法分析了K型管节点在承受轴力作用下的应力集中系数. 用三维固体单元模 拟结构,模拟中对不同区域分别划分网格,每个区域的网格独立产生后,再形成整个结构的 有限元网格. 使用ABAQUS软件分析了200组在轴向循环载荷作用下的节点数值模型,获得 了K节点在轴向循环载荷作用下沿焊缝的应力集中系数(SCF),并对主管和支管的SCF进行 研究,得出了节点几何参数对主管和支管的SCF及极值位置的影响规律.     

海洋平台导管架结构分析中管节点局部柔度的等效单元

本文建立了一种在海洋平台导管架有限元分析中代表管节点局部柔度的等效单元,可有效地反映管节点在轴力和弯矩作用下的局部变形性质,并导出了T型、Y型以及K型管节点的局部柔度等效单元的刚度矩阵。本文建立的等效单元可方便地与通用结构分析有限元程序(如SAP5)配合,对海洋平台导管架进行计及管节点局部柔度的精确静动力分析。作者编制了与SAP5配合使用的前处理程序,可自动生成符合SAP5输入格式的等效单元读入刚度矩阵的数据。文中给出了说明等效单元应用方法的简单算例。与有限元法计算的结果比较表明,用等效单元模拟管节点的局部柔度是必要的和准确可行的。     

混凝土圆形骨料周边应力集中系数的解析法

由于骨料与砂浆材料力学特性的不同,混凝土内部存在应力集中现象.又由于混凝土内部骨料众多且分布复杂,采用细观力学方法分析混凝土各处应力会遇到计算量大、划分单元困难的难题.因此,针对二维模型推导出了计算混凝土圆形单骨料周边应力集中系数的解析解.根据此解析解,应用叠加方法可通过均匀介质模型近似计算非均匀的混凝土各处应力,使计算模型非常简单.通过对单骨料和四骨料模型进行计算,并与有限元计算结果比较证明本文所给解析方法能够满足精度要求.     

混凝土圆形骨料周边应力集中系数的解析法1）

由于骨料与砂浆材料力学特性的不同,混凝土内部存在应力集中现象.又由于混凝土内部骨料众多且分布复杂,采用细观力学方法分析混凝土各处应力会遇到计算量大、划分单元困难的难题.因此,针对二维模型推导出了计算混凝土圆形单骨料周边应力集中系数的解析解.根据此解析解,应用叠加方法可通过均匀介质模型近似计算非均匀的混凝土各处应力,使计算模型非常简单.通过对单骨料和四骨料模型进行计算,并与有限元计算结果比较证明本文所给解析方法能够满足精度要求.     

接触状态对叶根轮槽应力分布影响的研究

汽轮机叶片叶根、轮槽连接区域常因加工误差及磨损等原因导致接触状态的改变,从而改变整个区域应力分布并大大降低汽轮机的使用寿命。本文运用数字光弹性技术实验测试了长叶片叶根、轮槽在不同接触状态下的应力分布情况,同时结合有限元进行了仿真计算。结果表明,叶根、轮槽对称接触时,全部齿同时接触的应力集中系数最小且分布较均匀;而当部分接触齿产生间隙时,接触状态发生显著变化,应力集中系数明显增大;尤其是当左右齿非对称接触时,最大应力集中系数明显增大且应力分布不均匀。本文研究可为叶根、轮槽的优化设计、加工以及叶片的装配、维护提供实验依据。     

孔洞放电热应力

本文研究介电材料内含空气圆孔在外加均匀电场作用下放电而引起的热应力.首先推导了圆孔放电前的临界电能,然后将复杂的放电效应简化为只存在热效应,并假设临界电能全部转化为热能且沿圆周均匀分布,计算了圆周附近的热应力.最后以聚乙烯材料作为算例,讨论了圆孔尺寸、材料常数等对热应力集中的影响,以及孔洞放电产生的径向应力和环向应力的变化规律.结果表明孔洞放电所引起的热应力集中以孔边的环向应力为主,而且材料放热系数越小,径向应力、环向应力集中程度越明显.     

船舶与海洋平台撞击的荷载模拟

以某导管架结构的X斜撑在导管架安装阶段受到大吨位起重铺管船撞击后的损伤检测结果为依据。对碰撞过程进行了数值模拟，按照构件模型从简单到复杂的模拟思路得到了船舶对海洋平台结构的撞击力。建立了船舶与海洋平台碰撞系统的力学模型，对导管架平台受损构件进行了等效静力强度计算分析。为了考虑在船舶冲撞下的整体平台结构动力效应的影响，在分析时考虑了碰撞过程的水动力效应，桩-土-平台结构的相互作用，采用非线性弹簧来模拟受损构件局部凹陷损伤，在船舶以不同的速度与平台发生碰撞的情况下，模拟出平台受撞击构件的永久凹陷变形与碰撞接触时间的曲线．反演分析计算了船舶对平台结构碰撞的最大撞击力。为确定受到撞击后导管架平台结构构件和管节点的损伤程度，提出合理可行的修理加固方案提供了分析依据。     

带孔有限宽板孔边应力集中系数的修正解法

 通过弹性力学方法可以得到带孔无限大(宽) 板应力场的理论解, 但带孔有限宽板的理论解却比较难于得到. 本文从二者孔边应力分布的相似性出发, 引入应力分布函数的修正系数, 从而建立了带孔有限宽板孔边应力集中系数的修正解法, 对于多种不同宽度的带孔板, 孔边应力集中系数的修正解与有限元数值解进行了比较, 误差在允许范围内, 修正因子具有其工程应用合理性.     

月牙肋型岔管体形设计的结构分析

本文分析了国内外能源工程建成的百余个组合三通岔管结构,设计了四种典型月牙肋型岔管。通过大量电算成果,论证了三端自由岔管的均布内压力系平衡结构为优化体型。电算成果包括:变形、应力分布、应力集中系数和范围、不同泊松比的影响;且与光弹性试验结果一致。同时论证了钢模型电测法会使问题更加复杂化,且钢模型与原型是不相似的。     

计及轴向压力的方管节点塑性铰线模型

塑性铰线分析模型已成功用于估计由弦杆表面屈服控制的各种管节点的强度;然而弦杆自身的轴向压力对节点承载力的影响仍然是用一个经验折减系数来考虑的.为了计算在轴向压力作用下沿倾斜塑性铰线的极限弯矩,研究者们提出了各种理论模型.该文对这些模型进行了分析和对比.结果表明,采用简化假设的阶梯形塑性铰线模型用于评价T形方管节点的强度与试验结果和有限元计算结果符合得最好.     

海洋平台K型管节点的疲劳裂纹扩展分析Ⅱ:数值分析

对于已含初始裂纹平台管节点的寿命预测很大程度上依靠应力强度因子的精确值,而复杂载荷条件下的节点应力强度因子的计算尚无参数方程直接确定.本文提出了一种含表面裂纹的K节点的有限元网格产生方法,即把整个K节点划分为几个子区域,每个子区域的网格具有不同类型的单元和不同的密度.这种方法在控制网格密度,尤其是控制沿着裂纹边缘单元的边长比方面有其独特的优越性,当所有子区域的网格自动产生后,容易得到整个结构的有限元模型.同时用J积分和位移外推插值法分别计算了一个K型节点沿着裂纹前缘的应力强度因子值,发现:试验得到的应力强度因子值和提出的模型计算结果非常吻合,证明了所提有限元模型的准确性.     

具有中心孔的正交复合材料板在双轴载荷下的应力分析

本文研究了具有中心孔的正交复合材料板在双向载荷下的应力,建立了有限校核系数和双轴率以及之间板宽率的关系,并得到孔边的应力集中系数.这些结果对研究具有中心孔的正交复合材料板在双向载荷下的强度预测和应力分析具有重要的作用.