Critical Top Tension for Static Equilibrium Configuration of A Steel Catenary Riser

This paper aims to present the critical top tension for static equilibrium configurations of a steel catenary riser（SCR） by using the finite element method. The critical top tension is the minimum top tension that can maintain the equilibrium of the SCR. If the top tension is smaller than the critical value, the equilibrium of the SCR does not exist. If the top tension is larger than the critical value, there are two possible equilibrium configurations. These two configurations exhibit the nonlinear large displacement. The configuration with the smaller displacement is stable, while the one with larger displacement is unstable. The numerical results show that the increases in the riser＇s vertical distances, horizontal offsets, riser＇s weights, internal flow velocities, and current velocities increase the critical top tensions of the SCR. In addition, the parametric studies are also performed in order to investigate the limit states for the analysis and design of the SCR.

BUBBLE POINT PRESSURE MEASUREMENT FOR ISOTHERMAL QUATERNARY SYSTEM AND PREDICTION OF VAPOR-LIQUID EQUILIBRIUM

1 INTRODUCTIONVapor-liquid equilibrium(VLE)relations are required for practical use,such as in the designand operation of disitillation equipment.In the conventional experimental methods of vapor-liquid equilibria,some analytical instruments are applied.They are time-consuming and dif-ficult for multicomponent system because the proper method for the composition analysis isnot easy to be set up.

梁板融合预制装配式双拼槽钢-混组合楼板试验

为充分发挥装配式工业化程度高和钢-混组合结构优良力学性能的优势,提出一种装配式双拼槽钢-混凝土组合楼板,对3组简支组合楼板试件进行了四点加载试验,研究了该组合楼板的竖向静载下力学性能。分析了楼板裂缝、挠度、应变(钢筋、钢梁、混凝土板)随荷载发展规律;基于极限平衡法,提出了考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的承载力计算公式。结果表明:组合楼板的变形呈双向板特征,试件破坏时均出现板顶角部裂缝和弧形裂缝,混凝土板底中心区域为网状裂缝和向角部延伸的斜裂缝,双拼主梁发生塑性弯曲;在楼板的中心挠度达到l 0/40时,试件荷载分别为327.63 kN、436.92 kN和406.12 kN,组合楼板承载力较高;钢筋的应变发展在垂直钢梁方向较大,沿着塑性铰线屈服;考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的计算公式与试验结果吻合良好,准确地预测了楼板荷载-挠度全过程曲线。

高功率微波加热三维温度模型仿真与验证

微波加热不均匀性一直以来都是从事微波加热控制方向研究人员心目中的热点问题。根据微波加热装置的物理结构建立了炉内各层表面的温度静态差分模型结合实验以求得微波加热的实际功率。再基于传热学的有限差分法建立三维空间中的温度分布模型,利用MATLAB以及COMSOL仿真对比验证了模型的有效性。假定微波均匀加热求得被加热介质的平衡温度与不均匀加热时的温度进行比对以找出微波加热过程中介质的部分温升平衡点,最后互相比对找出最优点为控制对象进行专家PID(proportion-integral-derivative)微波加热。实验结果表明,该方法能较为精确地测量出被加热介质任何时刻的平衡温度,使得微波加热在工业生产上有着更加广泛的应用。

槽式太阳能真空集热管的热损失测量

真空集热管是槽式太阳能热发电系统聚光集热器的关键部件,其热损失的大小直接关系到系统的光-热效率。通过对由6根真空集热管组成的13 m管道的热损失分析,结果表明,在导热油温度105~313℃的范围内,辐射散热损失占总的热损失的70%~90%;准静态平衡法测得的热损失较稳态平衡法测得的热损失大,在高温时(290℃)测得的热损失是稳态平衡法的1.18倍;同SCHOTT公司的PTR70真空集热管相比,实验用真空集热管的热损失是其热损失的1.2倍左右。

活性炭的改性制备及其吸附脱硫性能

经不同质量分数的酸、处理时间、焙烧温度等条件对活性炭进行改性,利用静态法研究了改性活性炭对噻吩的吸附脱硫性能。通过BET表征,对三种活性炭吸附剂进行比表面积分析。实验结果表明:经质量分数为50%的HNO3,100℃,6 h处理的活性炭的脱硫性能最优(约71.0%),惰性气氛下高温焙烧活性炭的脱硫率比未处理活性炭的脱硫率普遍提高,增幅约20%。说明物理微观结构不是影响脱硫率变化的主要因素。

地震边坡稳定性分析的拟静力方法适用性探讨

应用极限平衡拟静力方法进行地震边坡稳定性分析时,对粘聚力较小、内摩擦角较大的浅层滑坡而言,随着地震水平设计加速度值的增大,其临界滑动面基本保持不变;然而,对粘聚力较大而摩擦角较小的深层滑坡而言,随着地震水平设计加速度值的增大,临界滑动面越深、越宽,会呈现出发散现象,选取两个典型的均质土坡,设计了由浅及深的多条滑动面,分别采用极限平衡瑞典方法进行了相应安全系数的计算,同时比较了自重、地震力、粘聚力在抗滑力矩以及滑动力矩中所占比重的变动情况。研究发现:对于浅层滑坡,随着滑动面由浅及深的变化,粘聚力产生的抗滑力矩所占百分比下降幅度较大,自重产生的滑动力矩与总体抗滑力矩的比值下降幅度较大;而对于深层滑坡,随着滑动面由浅及深变化,自重产生的抗滑力矩所占百分比增长的幅度较大,地震力产生的滑动力矩与总体抗滑力矩比值增长幅度也较大。

黏性土填料下考虑土拱效应的挡土墙被动土压力计算

为解释挡土墙后填土被动土压力的非线性分布现象,在考虑土拱形状为圆弧,滑裂面采用朗肯滑裂面的基础上,给出考虑土拱效应的被动土压力系数Kawn,进而基于应力状态法及土楔形体静力平衡两种思想求解了竖向平均应力v?公式,在该基础上,给出黏性土填料下的挡土墙被动土压力分布公式、合力公式及作用点高度计算公式。通过与试验与其他方法对比,文中提出的方法得到验证。最后,研究了黏性土填料下的挡土墙被动土压力变化规律,即考虑土拱效应求得的黏性土填料的被动土压力分布呈现上小下大的指数型分布。此外,随着δ/φ(δ为墙土摩擦角,φ为内摩擦角)的增大,土拱效应逐渐增强,土压力合力点逐渐降低。

对二甲氨基苯甲醛在不同的溶剂中溶解度测定与关联

通过静态平衡法测定了常压下283.15~308.15 K对二甲氨基苯甲醛在甲苯、乙酸乙酯、环己烷、丙酮、正丁醇、甲醇、苯己酮、环己酮和乙酰丙酮中的固液平衡数据。实验数据表明:对二甲氨基苯甲醛在这九种溶剂中的溶解度随温度升高而增加,但溶解度变化速率随温度的改变是不同的,在丙酮中的溶解度变化速率最大。采用Apelblat方程、Van’t Hoff方程、经验方程对溶解度数据进行关联,所得的平均相对偏差分别为17%、23%、40%,结果表明,三种模型都可用于关联对二甲氨基苯甲醛的溶解度与温度的关系,且Apelblat方程要优于Van’t Hoff方程、经验方程。所得数据为对二甲氨基苯甲醛的生产、萃取、提纯的溶剂选择提供了基础数据。

大直径钢管桩土塞效应的拟静力判断方法

钢管桩在贯入过程中土塞效应的正确判断对打桩阻力及承载力的预测有重要影响,常用的静力平衡土塞效应判断方法主要适用于小直径钢管桩。随着海洋平台工作水深的不断增加及海上风电工程的建设,直径大于2m的大直径钢管桩被广泛采用,管桩直径的增加改变了桩管内土体的受力与变形特征。通过数值模拟方法获得砂土中不同径长比的钢管桩在打桩过程中桩周土体的破坏模式,确定采用梅耶霍夫公式计算打桩过程中桩端土体阻力,同时分析锤击惯性力对桩管内土塞的影响,提出采用拟静力平衡法判断大直径钢管桩的土塞闭塞效应。开展不同径长比管桩的室内小比尺打桩模型试验,并对实际工程中的土塞闭塞效应进行判断,验证拟静力平衡法对判断大直径钢管桩土塞效应的适用性。

基于拟静力法的边坡地震稳定性分析

结合工程实例,将拟静力法中的极限平衡法和有限元强度折减法应用于地震边坡稳定性的分析,探讨了该方法的计算原理、屈服准则等.在采用极限平衡法和有限元强度折减法求得地震边坡安全系数的基础上,对边坡的安全稳定性进行了评价,同时对这两种方法所得的安全系数进行对比.计算结果表明:拟静力法应用于地震边坡稳定性分析是可行的.

水轮机转轮立式静平衡方法的研究进展

水轮机转轮质量不平衡是水轮机组产生振动的主要原因之一,通过静平衡试验获得转轮不平衡重量和不平衡角度,完成对不平衡点的检测和配重,降低转轮振动幅值和摆动幅值至容许范围。综述了水轮机转轮立式静平衡方法的研究进展,介绍了该静平衡方法的原理及5种不同的静平衡试验方法,分析了这几种静平衡方法的优缺点,并对今后水轮机转轮立式静平衡方法的研究方向给出了一些建议。

多年冻土区管道地基土开式冻胀试验

大兴安岭地区冻土冻胀型冻害对浅埋式石油管道的安全稳定运行威胁很大。目前国内有关研究多采用闭式冻胀模拟试验,试样的含水率、干密度等因素是假设不变的,相比之下,采用各因素随试验进展而不断变化的的开式冻胀试验更能反映实际冻胀型冻害。为此,对中俄原油管道沿线5种冻土进行了开式冻胀模拟试验,测定了各种土料冻胀率与含水率,并据此分析了二者的关系,同时与闭式冻胀试验结果进行了对比分析,还应用限制位移法测定了法向冻胀力,并与静力平衡法试验结果进行了比较和差异显著性检验。试验结果表明:(1)开式冻胀试验的冻胀率大于闭式冻胀试验的冻胀率;(2)细粒土的冻胀率对土料冻胀率的影响十分显著,并且土料的毛细管作用或抽吸作用越强烈,冻胀率就越大;(3)粗粒土的冻胀率主要受含泥量的影响,其冻胀率比细粒土小;(4)法向冻胀力的大小与试验方法和试样高度的关系密切;(5)开式冻胀试验方法更适用于大兴安岭地区管道地基土的冻胀研究。结论认为:该区多年冻土区管道垫层和挖填层的土料应选用含泥量较少的砂砾或碎石,且需要采用塑性较大的黏性土做好防排水管堤。

土石坝抗震稳定性分析的极限平衡水平条分法

在土石坝的抗震稳定分析中常采用拟静力法。地震动态分布系数沿坝高呈非线性分布,因而采用竖向条分法将造成水平惯性力计算误差,在分析产生误差机理的基础上,尝试将极限平衡水平条分法应用于土石坝抗震稳定分析中。根据极限平衡法的基本原理,推导了满足力和力矩平衡的水平条分法计算公式。运用0.618多变量轮换优选法,实现了坝体边坡分层自动搜索最危险滑动面。算例分析表明,极限平衡水平条分法对于土石坝抗震稳定分析更为合理,其计算结果可以为土石坝的抗震稳定分析提供参考依据。

机床夹具在设计过程中夹紧力的计算

在机床夹具的设计过程中,夹紧力起着非常重要的作用。本文结合应用实例,主要介绍了在实际加工中如何正确计算夹紧力的大小,基本思路是根据静力平衡原理求出理论夹紧力的大小,然后乘以安全因数得到合理的实际夹紧力的大小。

基于静力平衡微分法的连续梁桥边跨预拱度线形研究

后张法预应力连续梁桥边跨预拱度线形通常是采用二次抛物线,但往往拟合效果不佳.针对这一问题,分析了规范对预拱度设置的规定,并对连续梁桥边跨的受力模型进行合理假设,进而用静力法建立平衡微分方程计算得出边跨合理挠曲线方程为一个四次多项式.通过工程实例的有限元建模,用函数拟合分析,拟合结果中四次多项式的拟合结果较优秀,决定系数为0.9999.进一步证明了对连续梁边跨变形曲线分析的假设以及理论推导的正确性,得出了连续梁边跨预拱度线形应当为四次多项式的结论,为后张法预应力连续梁桥边跨预拱度线形选用提供了相较于过去的经验而言更合理的选择.

CO_2和CH_4在3种分子筛中的静态吸附实验

采用静态容积法分别测量CO_2和CH_4在5A、13X和13X-APG沸石分子筛上的单组份等温吸附曲线,探究了吸附温度和吸附压力对吸附量的影响.实验结果表明,降低吸附温度和增加实验压力会增大吸附剂对CO_2和CH_4的吸附量,3种沸石分子筛对CO_2的吸附量均比对CH_4的大,-30℃时CO_2和CH_4在3种吸附剂上的饱和吸附量都最高,CO_2分别为4.94,6.52,6.35mmol/g,CH_4的分别为3.00,3.25,3.79mmol/g.13X-APG沸石分子筛经200℃、180min加热再生后的吸附效果较好,能满足吸附剂再生要求.

水力和超载条件下锚固岩石边坡动态稳定性拟静力分析

基于极限平衡理论,综合考虑水力条件、坡顶超载、地震荷载效应和锚固效应对岩石边坡进行了全面的稳定性分析。计算给出了多影响因素条件下岩石边坡稳定性安全系数的表达式,并重点分析了几种相关参数组合对岩石边坡稳定性的影响。分析表明,坡顶张拉裂缝积水、地下水渗流作用、滑面出流缝被堵塞、地震影响效应不利于岩石边坡抗滑稳定性,而锚索锚固效应则对提高边坡抗滑稳定性有积极作用;坡顶张拉裂缝积水、滑面出流缝被堵塞、水平向地震影响效应都不利于岩石边坡抗倾覆稳定性,但锚索锚固效应、坡顶超载、与竖直方向地震效应则对提高边坡抗倾覆稳定性有益。最后针对工程实际,提出了相应的工程建议。

基于静态松弛法求解的三维离散单元法

将基于静态松弛解法的离散单元法推广至三维。论述了三维静态松弛离散单元法的特点和求解过程 ,建立了块体的静力平衡方程 ,并计算了两个算例。结果表明所提出的计算公式是有效的 ,静态松弛法比动态松弛法具有更高的效率。

地震作用下边坡稳定性分析的坐标转换法

在地震作用下边坡稳定性分析中,拟静力法是将地震作用简化为水平方向或垂直方向的不变加速度作用。此加速度产生作用于不稳定体质心的地震力,根据极限平衡理论,将所有作用于潜在滑动体上的力沿滑动面进行分解,得出沿滑动面的安全系数。在拟静力法的基础上,提出一种坐标转换法,通过坐标旋转,将地震力与重力的合力转变为垂直向下的力,从而使边坡地震稳定性问题等效为经过边坡几何形态和土体容重修正后的一般静力稳定性问题,再利用比较成熟、简便的静力分析方法进行边坡稳定性分析。利用此方法可以克服传统拟静力分析的不足,并且用于水下边坡分析,将滨水边坡的拟静力分析模型转换为相应的静力分析模型,考虑地下水的流动来模拟水对边坡的动力作用。此方法对于分析水库边坡体和堰塞湖坝体的抗震稳定性问题具有一定的应用价值。