含局部减薄弯头塑性极限载荷的数值分析

局部减薄是一种压力管道表面常见的体积型缺陷，它不仅会降低管道的承载能力，而且还可能引起管道破坏，导致严重的事故．采用数值分析方法，对内压和面内弯矩作用下含局部减薄弯头的极限载荷进行了研究，分析了载荷组合、缺陷形状、位置、尺寸对弯头极限承载能力的影响，讨论了导致弯头破坏的典型失效模式．提出了含局部减薄缺陷弯头的塑性极限载荷工程估算式．计算结果为含缺陷弯头的安全评定提供了理论依据．     

U型充液管道的流固耦合分析

基于流固耦合原理,在ADINA软件中建立了U型充液管道的有限元模型,对其进行了流固耦合模态分析,研究了壁厚对管道固有频率的影响;并对简支U型管道的充液过程进行了数值仿真,研究了充液加速度和壁厚对管道位移及应力的影响。结果表明:随着模态阶数的增加,管道的固有频率逐渐增大;在无耦合时计算的管道固有频率大于流固耦合状态时的结果,管道固有频率随壁厚的增加呈非线性增加;在充液过程中U型管道的最大应力出现在弯头处;在充液过程中管道的位移与应力随充液加速度的增大而增大,随壁厚的增大而减小;但无论充液加速度多大,充液后管道的最终位移基本相同。     

架空热力管道的热膨胀位移分析

输送热水、蒸汽或其它化工流体的架空热力管道热胀时都受到支架摩擦力的作用,由于摩擦力方向未知,求解位移成为非线性问题,迄今未见解决。城市热力管网工程中设计这类管道时,一直沿用五十年代苏联及等人编写的教科书和手册[1][2][3],按"补偿段长度法",L形管路臂长一律取20-25...     

含泄漏及弯头三维输水管道内水锤波传播特性研究

建立了含泄漏及弯头的三维几何模型,基于仿真软件,采用k-ε模型模拟了水锤波在管道的传播规律,分析了泄漏、弯头及流体粘度变化对输水管道内水锤波传播特性的影响。利用计算结果解释了非恒定摩阻模型影响水锤波波速这一现象。研究表明:(1)管道存在泄漏时,泄漏孔的存在并不改变水锤波的传播速度,弯头和粘性效应影响水锤波的传播速度;粘性越大,水锤波衰减幅度越大;泄漏位置越接近管道末端,水锤波衰减越快。(2)摩擦阻力的存在造成管道内水锤波呈现持续的线充效应,管道内壁的粗糙程度和管道的长度决定了线充效应的增压幅度,长度越大,线性充填效应越明显。     

带形域内裂编译地SH波散射问题的边界元解

采用边界元法研究含裂纹的带形域各向性弹性体，裂纹对ＳＨ波的散射问题，推导出带形域情况下不同边界条件的各种Ｇｒｅｅｎ函数，导出了以裂纹张开位移为未知数的边界积分方程，计算出表面散射场和总位移，算例表明，利用所提供的格林函数和边界元格式解答带形域的散射问题比较方便     

埋地长输管道热胀内力近似分析

埋地长输管道热胀强度问题在石油管道工程及城市热力网工程中都存在,它对工程的质量、投资及材耗等方面都有相当大的影响。本文用弹性抗弯铰力学模型代替弯头,用分割迭代法进行分析,近似算出埋地长输管道的热胀位移和热胀内力。经试验验证和有限元法计算对比,表明本文所述方法具有良好的工程准确度。     

完备型二次边界轮廓法的研究及求解断裂力学Ja,L,M积分

对线弹性平面问题的边界轮廓法，选用完备的二次位移形函数，使求问题的维数降低两维，给出了求解边界位移和面力以及内点应力的求解方法。证明平面弹怀断鲜明力学Ｊａ积分、Ｍ积分、Ｌ积分方程的被积函数的散度均等于零，将它们分别转化为边界点的位移和面力的线性迭加，无需计算数值积分，算例表明，本文方法具有较高的精度。     

基于流体冲击对管道转弯处作用力影响分析

液压油流过弯道时,形成双螺旋紊流流动特性,紊流作用力对管道稳定性产生影响。为了探求流体冲击对管道不同弯度下等效作用力和管壁应力的影响,分析了五种弯曲角度下管道等效作用力与应力、应变。仿真结果表明:流体流经弯头处将产生额外阻力,该阻力趋于打破管道的稳定;角度大小改变会导致弯头处进出口两端应力发生较大的波动,影响管道的稳定性;随着弯头角度变大,管道内壁纵向应力呈现先减小后增大的变化规律,而两侧径向应力则一直变大;直管管壁应力对称,更具有强的抗干扰性。研究成果将为液压管道系统减振提供参考。     

地震载荷工况下隧道内油气管道应力分析研究

为了了解隧道内油气管道在地震载荷工况下的应力分布情况,有必要对其进行应力分析。基于地震响应谱分析法,采用CAESAR Ⅱ软件建立了地震载荷工况下中缅某段隧道内油气管道的应力模型,对其进行应力分析,并校核了油气管道的位移、应力是否符合规范。分析研究了管道的最危险截面;计算出了危险弯管的应力比率,校核了应力允许值;分析得出,轴向地震作用与综合地震作用对管道影响较大,应重点校核管道的轴向地震与综合地震作用下的应力变化,并加强监测力度;通过对油气管道的位移校核得出,轴向地震作用与综合地震作用对隧道内油气管道的位移影响较大;地震作用下隧道内轴向位移较其他两方向位移较大,应重点监测。对斜管长度、覆土深度、管道内压等影响因素进行研究得出:架空段管道长度与倾角、地震烈度、管道运行温度与管道内压对穿越地震带隧道管道应力影响较大;而覆土段管道长度与倾角、覆土深度对管道影响较小。     

纤维金属板层分层尺寸的测量方法研究

导出了纤维金属胶接层板双面裂纹搭接剪切（ＤＣＬＳ）试样分层尺寸和柔度之间的线性关系式，提出了ＤＣＬＳ试样分层尺寸的柔度测量法，并与用光测法测得的分层尺寸进行了对比。结果表明，用柔度法测定ＤＣＬＳ试样的分层尺寸，不仅测量结果准确，而且简单易行，避免了光测法的诸多麻烦和精度低的缺点。     

车辆集电滑动部件自润滑耐磨材料的研究

目前，国内普遍使用的城市电车石墨滑靴的运行寿命只有两周左右，而且雨雪天气的运行寿命更短；电力机车受电弓石墨滑板的运行寿命仅为数百公里。针对这种情况，将电接触部件的干式润滑法与湿式润滑法结合起来，通过粉末冶金法研制出ＭＳＬＯ－Ⅰ和ＭＳＬＯ－Ⅱ两种金属－固体润滑剂复合含油材料。测试结果表明，ＭＳＬＯ系列材料的摩擦系数、磨损率和电阻率都比滑靴石墨材料和现用受电弓滑板材料的低。利用ＭＳＬＯ－Ⅰ和ＭＳＬＯ－Ⅱ材料分别制成的电车滑靴和电力机车受电弓滑板之行车试验结果表明，ＭＳＬＯ－Ⅰ滑靴的运行寿命比石墨滑靴的高１０倍左右，而两者对架空铜线的磨损却基本相当；ＭＳＬＯ－Ⅱ滑板的运行寿命比现用受电弓滑板的高一倍以上，因此，ＭＳＬＯ系列材料在城市电车和电力机车上具有良好的应用前景。     

垂直提升管道输送过程流固耦合分析

以垂直提升管道的下管道支撑点为研究对象,用有限元方法对固液两相流输送过程中的流固耦合作用进行应力与位移计算。建立了管道和流体有限元模型,利用ADINA-FSI流固耦合模块进行求解;针对不同启动时间、不同约束条件、不同输送浓度、不同输送速度工况下管道铰接点的应力和位移进行分析。结果表明:随着两相流输送浓度和速度的增加,管道应力和位移也相应地增加;启动时间越短,管道应力和位移也越大;柔性连接时管道铰接点应力和位移远大于固接时的应力和位移。     

压缩机管道系统振动激励的优化研究

本文提出“以管道中流体压力脉动不均匀度为目标函数，以管系各段管长布局为设计变量”的压缩机管道系统振动激励的优化计算模型，采用“ＳＵＭＴ”和“Ｐｏｗｅｌｌ”优化算法，运用小波动理论中的“刚度矩阵法”，建立了目标函数的计算模型；同时，为了缩短优化过程，提高收敛速度；本文针对管系振动激励优化问题，提出优化初值点的一种近似处理方法。通过算例验证，表明计算方法是可靠的，具有工程应用价值，是管系动态优化设计的一个重要方面。     

带腐蚀Euler-Bernoulli海洋管道模型在海波激励下的振动分析

研究了考虑腐蚀和海生物附着作用的海洋管道在海波激励下的动力学响应．采用欧拉-伯努利梁模型建立细长海洋管道动力学模型，利用格林函数法得到了该受迫振动问题的稳态响应．首先，推导了未腐蚀且考虑海生物附着的海洋管道在海波激励作用下的动力学响应．其次在考虑腐蚀、海生物附着情况下，利用前面未腐蚀模型的解得到腐蚀管道的动力学响应解析解．最后进行了数值讨论，分析了不同腐蚀深度、不同生物质量对管道固有频率的影响．研究了三种输流截面面积相同的环（圆、矩形、三角）模型在同一海波激励作用下的稳态位移响应．分析了不同海波高度、不同海波数目、不同海洋深度及腐蚀深度对管道模型位移的影响；对比了未腐蚀和有腐蚀深度时，某点随时间变化的位移效果．研究结果对海波激励下的管道响应分析和保护具有重要意义．     

流体力学Petrov-Galerkin有限元法研究进展

详细评述了在流体力学分析中Ｐｅｔｒｏｖ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法（主要是ＳＵＰＧ方法和ＧＬＳ方法）的研究进展，并提出了今后的发展方向和研究重点。     

爆破地震荷载作用下承插式HDPE管道动力失效机制

承插式管道接口更易受到外界荷载破坏导致管道失效,为保证爆破开挖过程中邻近承插式高密度聚乙烯（high-density polyethylene,HDPE）波纹管道的安全运营,控制爆破振动荷载对管道的影响是重点关注内容。通过全尺度预埋单段HDPE波纹管道现场试验,得到管道的振动速度和动应变响应数据,结合LS-DYNA数值模拟软件分别建立了无承插接口管道与含弹性密封圈的承插式HDPE波纹管道;利用现场试验数据验证了无承插口管道模型参数的可靠性,并对比分析了承插式管道的结构位移、振动速度、有效应力的响应规律与失效机制;结合现行规范,根据管道响应规律与接口允许旋转角度计算得到了承插式管道的安全振动速度。研究结果表明:有承插口管道的合振速、合位移和有效应力大于无承插口管道;在同一截面上,有承插口管道迎爆侧的合振速和有效应力更大,而最大合位移出现在截面的背爆侧;管道合位移与合振速在轴线中心处截面最大,并向两端不断减小,有承插口管道中心合位移更大;通过接口允许旋转角度得到此类工况条件下的承插式管道的安全振速为24.77 cm/s。     

位移阶跃SH波对半圆形凹陷地形的散射

本文利用积分变换和波函数展开方法求解位移阶跃的平面ＳＨ波对半圆形凹陷地形的散射问题，导出了散射位移场的解析表达式，，并给出了在凹陷地形表面上各点位移时程反应的数值结果。本文的结果可做为Ｄｕｈａｍｅｌ积分的影响系数求解一个随时间任意变化的平面ＳＨ波被半圆形凹陷地形散射的问题。     

带形域内裂纹对SH波散射问题的边界元解

采用边界元法研究含裂纹的带形域各向同性弹性体，裂纹对SH波的散射问题，推导出带形域情况下不同边界条件的各种Green函数，导出了以裂纹张开位移为未知数的边界积分方程，计算出表面散射场和总位移．算例表明，利用所提供的格林函数和边界元格式解答带形域的散射问题比较方便．     

SH波对有部分脱胶衬砌的圆形孔洞的散射

本文研究了圆形孔洞内衬砌与孔洞部分脱胶时对ＳＨ波的散射．将脱胶区看作表面不相接触的弧形界面裂纹，利用波函数展开法，并引入裂纹面的位错密度函数，将问题归结为一组奇异积分方程．通过数值计算获得了动应力强度因子（ＤＳＩＦ）和远场位移及散射截面（ＳＣＳ）．结果显示：由于脱胶，ＤＳＩＦ和ＳＣＳ在较低的频率上发生共振．     

WS2纳米微粒LB膜的摩擦学性能研究

研究了铝基体上沉积的二十酸、二烷基二硫代磷酸及由其修饰的ＷＳ２纳米微粒ＬＢ膜的摩擦学性能，并且利用红外显微镜分析了ＬＢ膜在摩擦过程中的结构变化．结果表明：在给定的试验条件下，几种ＬＢ膜的摩擦系数都远比铝的０．７０～０．７６低，耐磨性能以二烷基二硫代磷酸修饰的ＷＳ２纳米微粒ＬＢ膜的最好，几乎比二十酸ＬＢ膜的高２０倍，这是由于ＷＳ２纳米微粒起着支承负荷作用的缘故；二烷基二硫代磷酸锌及由其修饰的ＷＳ２纳米微粒ＬＢ膜在摩擦过程中发生了向偶件表面的材料转移，同时在摩擦力的作用下膜发生了摩擦化学反应或变化