腐蚀管道的剩余强度计算方法研究

对目前国内外常用规范进行归纳和总结，得到5种常用方法：ASME-B31G, DM方法, Wes-2805-97, CVDA-84和$J$积分方法. 本文将BP神经网络和遗传算法相结合，得到一种新 的神经网络，并将这种神经网络成功用于计算腐蚀管道的剩余强度和最大允许注水压力. 通 过示例分析，对7种常用规范和本文提出的改进的遗传神经网络方法进行了比较，得到下面 结论：不同计算方法计算得到的剩余强度和最大允许注水压力相差较大，Wes-2805-97规范、 ASME-B31G规范、CVDA-84规范等都比J积分方法计算得到的剩余强度和最大允许注水压力 偏大、偏保守；DM断裂力学方法计算得到的剩余强度和最大允许注水压力比J积分偏小、 偏危险；J积分方法和基于J积分方法的改进的遗传神经网络方法计算结果比较接近，比较 适中，可以认为是计算剩余强度和最大允许注水压力较好的方法.     

复合材料层板基于剩余刚度比的剩余强度模型

本文从唯裂 学的观点提出了一个复合材料疲劳剩余刚度衰退模型,根据该模型导出了基于疲劳乘余刚度比的复合材料层合板疲劳剩余强度概率分布模型,给出了确定该模型中各参数的计算方法,根据该模型可预报复合材料层合板在某一应力水平的疲劳载荷作用下疲劳剩余刚度比为某一确定值时的疲劳剩余强度概率分布。为验证该模型的合理性,用典型复合材料层合板做了几组疲劳实验,并用实验数据对模型中的参数进行了估计,计算结果证明,该模型预报的疲劳剩余强度概率理论分布与实验结果符合较好。     

疲劳剩余强度的可靠性研究

利用断裂力学，疲劳和可靠性分析方法，对疲劳过程中的剩余强度进行了研究，．通过七组试样的试验，得到了发动机连杆材料１８ＣｒＮｉＷＡ钢的Ｐ Ｒ Ｓ Ｎ曲线（即失效概率 剩余强度 疲劳应力 循环寿命曲线）．本文的分析方法对其他承受疲劳载荷的零部件和材料，具有重要的推广应用价值．     

基于静强度分布参数的复合材料剩余强度及寿命预测

为探讨剩余强度及疲劳寿命与初始静强度分布参数之间的关系,构建基于初始静强度分布参数的剩余强度和疲劳寿命计算模型。在模型构建过程中未涉及复合材料结构的层数、铺层厚度和铺层方向,适应性强。模型参数可通过静力试验和剩余强度试验获得,试验成本相对疲劳试验较低。剩余强度和疲劳寿命与初始静强度变异系数及其分布参数有关,当初始静强度服从威布尔分布时,疲劳寿命亦服从威布尔分布,可为开展疲劳可靠性提供借鉴和参考。算例表明,基于建立的模型,剩余强度计算结果最大误差为-1.58%,疲劳寿命与试验数据吻合较好。     

含冲击损伤复合材料层板及加筋壁板剩余强度研究

应用含刚度折减的椭圆形弹性核模拟了层板的损伤问题,研究了复合材料层板及加筋壁板冲击后的剩余强度问题。利用含椭圆核各向异性杂交应力有限单元对损伤层板进行了应力分析,采用基于特征曲线概念的点应力判据预测了含损伤层板、加筋壁板的剩余强度;基于Abaqus用户子程序uel实现了该方法在工程中的应用,并讨论各种参数对剩余强度的影响。研究结果表明此方法是有效的。     

剑麻织物增强乙烯乙酯基复合材料的剩余强度研究

采用中间开孔试样对剑麻织物增强乙烯乙酯基复合材料的剩余强度进行了研究.两种化学处理剂,硅烷和高锰酸钾分别被用来对纤维表面进行处理,并对处理前后该种复合材料的剩余强度的变化进行分析,同时,利用微观分析揭示了剑麻织物增强乙烯乙酯基复合材料的剩余强度与破坏形貌之间的关系.     

厚壁压力管道侧向冲击破坏的实验研究

本文报导了三跨连续压力管道侧向受平头、半球头及锥头弹体冲击破坏的实验研究结果,管的外径为45mm,厚度为3mm,内充液体压力分别为0MPa,5MPa,10MPa,15MPa和20MPa五级,获得了不同工况下的临界破坏速度及相应的破坏模式,实验过程中测量并记录了圆管的变形、冲击力时程曲线。实验结果表明,内充介质的存在降低了临界破坏能量,同时临界破坏能量随内充介质压力的增加而减小。     

腐蚀管道的可靠度分析方法研究

对腐蚀管道的模糊可靠度计算方法进行了深入研究，提出了确定性可靠度和模糊可靠度两个基本概念；提出了基于断裂失效判据、基于FAD失效评估图和基于剩余强度3种方法计算模糊可靠度的方法；提出了3种新的方法计算确定性可靠度，即改进的JC法、GA—JC法和改进的Monte-Carlo法．以胜利油田某试验区已加入缓蚀剂的注水管道为例，采用本文建立的计算模糊可靠度的3种计算方法和确定性可靠度的3种方法，分别计算注水管道可靠度随着时间的变化趋势．在模糊可靠度的3种计算方法中，基于剩余强度失效方法比较适中，是计算模糊可靠度较好的方法；在确定性可靠度的3种计算方法中，改进的Monte-Carlo法较好．     

谱荷载下剩余强度衰减的混凝土疲劳寿命可靠性分析

在Ｓ－Ｎ曲线的基础上，建立了一个描述混凝土剩余强度衰减的模型，并利用该模型对在谱荷载作用下混凝土试件的疲劳寿命及其可靠性进行了分析，得到疲劳寿命基于三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布的分布函数．通过试验验证了该方法得出的结果是可靠的，且计算简便，便于在工程中应用．     

充水压力管道受弹体冲击破坏的实验研究

报导了厚壁管(外径D=45 ,壁厚H=3 )和薄壁管(外径D=44 ,壁厚H=1 )两组充水压力管道的撞击穿透破坏实验结果.借助落锤装置实现对三跨连续管梁撞击加载,冲头形状有平头、半球头和90°圆锥头三种.实验为内空管和管内充水加压0 MPa,5 MPa,10 MPa,15 MPa和20 MPa六种工况.实验得到了不同工况下的破坏模式,同时记录了撞击过程中管内压力变化时程曲线及冲击力时程曲线.实验结果表明,内充介质显著降低了薄壁管的穿透能量,而对厚壁管的降低程度较小.随内充介质的压力增高,穿透能量也有不同程度的降低.     

双均值逼近屈服准则解析含腐蚀缺陷管道爆破压力

通过对Tresca和TSS屈服边长和边心距的均值同时进行逼近,建立了一个线性屈服准则,称为双均值逼近屈服准则.该准则在π平面上是一个等边非等角的十二边形,位于Mises圆内部.利用该准则对受内压作用的管道进行塑性极限分析,导出了含腐蚀缺陷管道爆破压力的解析解.该解析解是管材屈强比(σY/σT)、原始管道厚径比(t0/D0)、抗拉强度σT以及缺陷深度比(d0/t0)的函数.对比表明,该解析解所预测爆破压力与已有模拟和实验数据吻合较好.影响参数的定量分析表明,爆破压力随着屈强比或原始管道厚径比的增大而增大,随着缺陷深度比的增加而减小.所建立的爆破压力解析解对于管道的选材、设计以及安全评估具有重要意义.     

基于双剪应力屈服准则的受内压管道爆破压力分析

采用双剪应力屈服准则,对在内压作用下的无缺陷管道进行了塑性极限分析,得到了管道爆破压力的计算公式;并且将结果与基于Tresca、Mises、平均剪应力屈服准则得到的爆破压力进行了比较.研究结果表明:爆破压力随着管道材料的应变硬化指数的增大而减小,随着管道厚径比的增大而增大;此外,基于双剪应力屈服准则得到的管道爆破压力为爆破压力的上限,而基于Tresca屈服准则得到的爆破压力为管道爆破压力的下限.     

Strength differential effect and influence of strength criterion on burst pressure of thin-walled pipelines

In the framework of the finite deformation theory, the plastic collapse analysis of thin-walled pipes subjected to the internal pressure is conducted on the basis of the unified strength criterion (USC). An analytical solution of the burst pressure for pipes with capped ends is derived, which includes the strength differential effect and takes the influence of strength criterion on the burst pressure into account. In addition, a USC-based analytical solution of the burst pressure for end-opened pipes under the internal pressure is obtained. By discussion, it is found that for the end-capped pipes, the influence of different yield criteria and the strength differential effect on the burst pressure are significant, while for the end-opened pipes, the burst pressure is independent of the specific form of the strength criterion and strength difference in tension and compression.     

不同泄压条件对方管内爆炸压力特性的影响

为研究泄压膜约束条件对甲烷/空气预混气体爆炸压力特性的影响,在方形火焰燃烧传播测试管道中布置压力传感器,开展不同泄压膜材料、泄压膜层数及泄压口位置实验。结果表明:牛皮纸和聚丙烯薄膜约束泄爆过程中,每增加一层泄压膜,管道内最大泄爆压力平均上升11.2%和12.3%。各强度泄压膜约束条件下,管道内最大泄爆压力随着泄压口位置接近点火端,均呈现Z形规律,当泄压口设置在距尾部端面0.25 m时,各曲线达到最小值,当泄压口设置在距尾部端面0.50 m时,各曲线出现最大值。     

Effect of capillary pressure on the approach to residual saturation

The approach to residual oil saturation during the immiscible displacement of oil as predicted by the multiphase Darcy equations is studied. It is well known that when the capillary pressure term is neglected, one arrives at the Buckley-Leverett formulation according to which the inlet face attains residual oil saturation instantaneously. This result may, however, be strongly influenced by the inclusion of the capillary pressure term. In this paper it is shown that when the relative permeability and capillary pressure functions have power law dependencies on the saturation deviation from residual oil condition, the long time solution exhibits a power law decay toward residual saturation. Moreover, the power law decay solution is found to be unique and independent of the initial condition. The relationship of this solution to the classical Buckley-Leverett result is shown. Finally, generalization to the time varying flow rate case is addressed. As a verification of the theoretical conjectures, the power law solution is compared with direct numerical simulation of the two phase flow equations.     

破膜压力对氢气-甲烷-空气泄爆的影响

选取了300 mm×300 mm×1000 mm、顶部设有250 mm×250 mm泄爆口的管道,用不同厚度的铝箔密封泄爆口,注入氢气-甲烷-空气混合气体,进行泄爆实验,研究了0~44 kPa的爆破压力($ {p}_{\mathrm{v}} $)对火焰演化和管道内外压力变化的影响。结果表明,$ {p}_{\mathrm{v}} $会显著影响管道中火传焰播过程以及压力-时间变化曲线;所有实验中均观察到了内部压力的亥姆霍兹振荡,振荡频率随着${p}_{{\rm{v}}}$的增加而增大;当$ {p}_{\mathrm{v}} $≥12 kPa时会出现频率约为1200 Hz的声学振荡。对于某一确定的$ {p}_{\mathrm{v}} $,管道内最大内部超压随至泄爆口距离增加而增大;靠近泄爆口处和管道中心的最大内部超压几乎随着$ {p}_{\mathrm{v}} $呈线性增加,但是靠近底部处的最大压力与$ {p}_{\mathrm{v}} $呈非线性递增关系,外部爆炸所产生的压力峰值随$ {p}_{\mathrm{v}} $的增加而增大。     

涂层/基体材料界面结合强度测量方法的现状与展望

界面结合强度是涂层/基体材料体系中的一项重要力学性能指标.而表征与评价涂层/基体材料的界面结合强度又得依靠实验 方法的测定.由于涂层/基体材料体系的多样性与复杂性, 至今还没有形成适合于测量这类材料的界面结合强度的标准方法. 目前, 常用来测量涂层/基体材料的界面结合强度的方法有：拉伸法、剪切法、弯曲法、划痕法、压入法等.本文就目前表征 与评价涂层/基体材料界面结合强度的测量方法做了综述, 讨论了它们的适用范围, 比较了它们的优势与不足.     

爆炸自紧残余应力及对构件疲劳强度的影响

用贴腻子炸药法和动液压法两种爆轰工艺对不同类型厚壁构件实施了爆炸自增强处理,并对爆炸处理形成的残余应力进行了实验测定。对内壁有缺口和裂缝的厚壁圆环以及带缺口的超高压圆筒和四通构件进行了爆炸自紧处理并进行了疲劳实验检验,结果是:在高周疲劳阶段,经爆炸处理的构件缺口根部疲劳裂纹萌生寿命可提高5倍,内压疲劳开裂寿命可提高8~10倍。在低周塑性疲劳阶段构件的疲劳开裂寿命仍可提高1倍左右。由于用贴腻子炸药方法可使构件表面硬度增加从而获得更高的残余压应力,故其自增强效果优于动液压法。     

含有启动压力梯度的渗流问题及其无网格解法

针对两种典型的涉及启动压力梯度的渗流问题,给出了无量纲化的渗流控制方程、初始条件和边界条件,并使用无网格方法进行数值模拟。计算结果使用Gringarten—Bourdet图版进行井底压力分析,给出了一种计算动边界位置的方法,并详细讨论了动边界变化情况。