海洋纤维增强柔性管压溃失效特性研究及参数敏感性分析

以一种黏结型的纤维增强柔性管作为研究对象,基于ABAQUS建立纤维增强柔性管的实体单元模型。根据二维Hashin失效判据判断柔性管失效情况,充分考虑管道内外护套层塑性及纤维增强层复合材料渐进失效,建立纤维增强柔性管的压溃数值模型。将特征值法与弧长法相结合,计算得到了较为精准的纤维增强柔性管临界压溃压力及对应的外压—椭圆度曲线;并对影响柔性管临界压溃压力的几个敏感性参数如椭圆度、纤维缠绕角度、直线度进行分析。研究结果表明椭圆度和直线度偏差的增大及纤维缠绕角度的降低均会使柔性管的临界压溃压力下降,该结果对纤维增强柔性管的设计与使用均具有一定的参考意义。

基于ANSYS的内衬陶瓷复合管的压溃失效分析

应用ANSYS软件对非线性板压溃进行了模拟分析并进行了试验研究,对比模拟与试验结果总结出了板压溃中管体可能的失效范围、最大压强和最大压力。对管体中裂纹产生的原因以及模拟与试验结果的误差作出分析。

考虑轴向荷载和外压影响的非黏结柔性管道骨架层失效分析

非黏结柔性管道骨架层由不锈钢材料互锁缠绕而成,主要用于抵抗外压防止软管发生压溃失效。骨架层失效是柔性软管故障的最大风险,骨架层失效模式主要分为压溃失效和拉伸失效。采用非线性有限元方法并且考虑几何大变形、材料非线性、接触和摩擦等非线性效应的影响,对"S"型骨架层结构建立三维有限元模型,进行了单外压作用下的压溃失效分析和单一轴向拉力作用下的拉伸失效分析,而后开展轴向拉力和外压载荷组合作用下骨架层压溃失效分析。结果表明轴向拉力会一定程度上降低骨架层压溃承载力,相关结论可以为柔性软管结构设计和完整性评价提供参考。

柔性管骨架层湿式压溃非线性数值模拟（英文）

压溃作为海洋柔性管道的一种典型失效形式,对其进行研究具有重要的工程价值。文章考虑了内护套层的影响,建立了包含内护套层的海洋柔性管道骨架层湿式压溃有限元模型,采用弧长法,分别考虑了初始椭圆度、接触非线性和材料非线性的参数影响,进行了骨架层非线性压溃力学性能的数值模拟,并与不含内护套层的单纯骨架层压溃模型进行了对比。研究结果表明,随着初始椭圆度的增加,临界压溃载荷会降低,呈现负相关关系;考虑接触非线性和材料非线性因素会对临界压溃载荷产生较大影响,具体表现为随着摩擦系数和材料屈服应力的增加,临界压溃载荷也会增加,呈现正相关关系;考虑内护套影响后,临界压溃载荷略有增加,说明内护套层在承担外压载荷时也起到了一定作用,但对于计算骨架层临界压溃载荷值影响不大。

新型深水夹层管道静水压溃实验设计

为满足深水高压低温环境下油气输运安全,设计了新型海底保温管道。基于PVA纤维加强水泥基材料的力学特性,进行了基于该夹层材料的海底保温管加工制造和静水压溃实验工作,研究了该新型夹层保温管的加工工艺可行性和静水压溃行为,验证了该加工工艺的可行性,同时也证明了该新型夹层保温管道具备3 km超深水条件下安全输运油气的应用前景。

钢带加强型柔性管道抗压溃性能分析

在海洋油气开发过程中,柔性管道被广泛使用,海洋环境所引起的静水外压会造成管道的压溃失效,柔性管道利用螺旋缠绕的钢带结构来提高其抗外压能力。本文通过原型压溃试验和数值模拟研究了钢带加强型柔性管道的压溃行为,通过试验和数值模拟结果的一致性,确定了压溃有限元模型的正确性,并在此模型的基础上展开了相关参数的研究。结果表明各层结构之间摩擦系数的增大可以增加极限压溃值;钢带屈服极限小于100 MPa时,会使柔性管抗压溃性能降低;钢带的屈服极限在大于200 MPa后,继续增加对钢带加强型柔性管道的抗压溃能力影响不大,基于经济性原则考虑,可以选择强度较低的钢带结构。

不同海冰失效模式下极地船舶冰载荷计算分析

基于700TEU极地PC5级多用途集装箱船,应用冰载荷解析算法,分别计算分析2种主要的海冰失效模式下,航速、冰厚对船体首部区域冰载荷影响,拟合得出它们之间的量化关系曲线。结果表明:不同的海冰失效模式下,航速、冰厚与船体首部区域冰载荷的量化关系有显著区别;2种主要的海冰失效模式将随层冰厚度、航速变化而发生转变。

折叠三角形瓦楞纸板衬垫结构缓冲能力的探讨

通过简化力学模型和对比性实验探讨了折叠三角形瓦楞纸板衬垫结构缓冲能力与其截面尺寸、结构折叠层数的关系 ,得到的基本的规律对缓冲纸质结构的开发和应用提供了参考。

轴向载荷下帽形梁截面设计方法

在理想折叠单元(super-folding element,SFE)的基础上建立了焊接单元,分析了帽形梁在压溃变形中出现焊点撕裂、焊边内陷等失效现象的原因。提出了针对性的改善方法,并通过试验验证了各参数变化对纵梁吸能特性的影响。结果表明:通过增加截面SFE数目、增加焊接边长度、改变焊接边相邻两边的角度等措施能有效改善帽形梁的失效现象,提高薄壁梁的吸能水平。