高桩码头变壁厚钢管桩环向焊缝应力集中系数研究

本文运用数值模拟的方法,建立非等壁厚钢管桩数值模型,通过改变过渡段长度,在弯矩作用下,得到过渡段长度对焊接位置处应力集中系数的关系,并对相应的理论公式做出修正。研究发现,在非等壁厚钢管焊缝位置处设置过渡段有利于降低焊缝位置处的应力集中系数,当钢管的直径在1 m~2.5 m之间时,应力集中系数下降幅度约为5%,当钢管直径取2.5 m~4 m之间时,应力集中系数下降幅度约为8%。说明钢管的直径越大,设置过渡段的效果越明显,该研究为进一步探析钢管桩焊接过程中的应力分布形式提供了参考,也为分析钢管桩焊缝的疲劳寿命打下基础。

层间温度对X80钢管多道环焊接头残余应力的影响

采用热电偶测量了X80钢管多道环焊接头焊接过程中的热循环,焊后采用盲孔法测量了焊接残余应力,建立了残余应力数值分析模型,并通过试验数据进行了校验,分析了层间温度偏离对残余应力的影响。研究结果表明:不同层间温度下,接头焊缝及热影响区拉应力较高,母材拉应力较低,在母材位置呈现拉-压应力转变。层间温度的改变对接头轴向应力的影响不明显,但对周向应力、等效应力的影响较大。当层间温度为248℃时峰值残余应力最低,考虑到经济和时间成本,生产实践中层间温度达到220℃时即可。

自承式钢管跨越结构鞍式支承处管壁环向弯曲应力分析

对于自承式钢管跨越结构鞍式支承处的管壁环向弯曲应力计算,规范中抗弯截面抵抗矩采用钢管的实际支承宽度进行计算,计算结果偏于保守。本文提出取支承影响长度为钢管直径,同时不小于钢管的实际支承宽度。采用规范算法、有限元分析以及推荐算法分别对不同支承宽度、管径、壁厚和支承半角变量下的环向弯曲应力进行计算和分析,验证了推荐算法的可行性。

斜拉桥塔壁锚固形式的环向预应力设计理论

斜拉桥的索塔锚固区受力情况较为复杂,在对该区域进行设计计算时,常采用实体建模计算结构各点的应力来评价结构的安全性,这种方法不仅繁琐,而且力学概念不清,往往不能得到最优结果。针对斜拉桥索塔锚固的塔壁锚固形式进行简化分析,研究了索塔锚固区环向预应力简化设计理论及其计算方法,该方法能够适应目前大多数斜拉桥的设计计算,具有较高的工程实用价值。

带有环向内裂纹的薄壁钢管结构断裂力学计算分析

应力强度因子是衡量裂纹尖端应力集中水平的一个重要的参数.针对工程中常用的薄壁钢管结构断裂问题,采用有限元方法研究含有环向内裂纹的薄壁钢管结构在纯弯曲状态下的断裂力学响应,分析不同裂纹深度和环向裂纹长度对裂纹前端应力强度因子变化的影响,得到相关的灵敏度曲线.结果表明,在纯弯曲状态下,裂纹深度和环向裂纹长度对应力强度因子的影响规律不相同.

脑底动脉环、切应力及环壁张力联合检测在单发颅内动脉瘤中的预测价值

目的探究脑底动脉环(Willis)、切应力(WSS)及环壁张力(CWT)联合检测在单发颅内动脉瘤(IA)中的预测价值。方法选择2017年6月至2018年9月在金华市中心医院接受治疗的经数字减影血管造影(DSA)确诊的IA患者70例作为观察组,另选同期DSA检查为阴性者70例作为对照组。通过三维DSA检查及三维重建图像来判断A1优势征、Willis后环变异情况,通过颅彩色多普勒超声(TCD)来获得患者血流动力学参数,计算WSS、CWT值,比较两组患者Willis环变异类型和血流动力学参数方面的差异。采用受试者工作曲线(ROC)下面积(AUC)比较Willis变异、CWT、WSS三者单独及联合检测对IA的预测价值。结果观察组A1优势征合计率、Willis环变异率均明显高于对照组(χ^(2)=48.721、52.502,P <0.05),观察组的WSS和CWT明显高于对照组(t=6.263、2.265,P <0.05);Willis变异、CWT、WSS联合诊断IA的ROC曲线下AUC分别为0.800、0.655、0.796、0.911。联合诊断IA的AUC值明显大于Willis变异、CWT、WSS诊断IA的AUC值(Z=2.648、4.841、2.553,P <0.05)。结论 Willis、WSS及CWT联合检测IA具有较高的诊断价值。

奥氏体不锈钢管窄间隙焊接残余应力分布及径厚比影响研究

采用轮廓法试验测试和有限元数值模拟研究φ273 mm×28 mm的316L奥氏体不锈钢管窄间隙多道焊接残余应力的分布特征,并基于数值模拟研究了不同径厚比对管环焊缝残余应力的影响规律。结果表明:计算得到的环向应力和轮廓法测试结果在焊缝内部的分布趋势相近;焊缝区环向应力和轴向应力沿厚度方向呈现“弯曲型”分布特征,即内壁附近的焊缝及邻近区域为压缩应力,外壁区域为拉伸应力。厚度不变的情况下,随着径厚比R/t增大,焊缝区域的环向拉伸应力区略增大,压缩应力区减小;而内壁附近的轴向压应力值减小,外壁附近的轴向拉应力值也减小,沿厚度方向的轴向应力向“自平衡”应力状态转变。

西四线变壁厚钢管环焊缝内坡口设计方案

我国近些年发生多起油气管道环焊缝失效事故,其中超过半数的失效事故发生于变壁厚钢管环焊缝上。针对变壁厚钢管环焊缝凸显的应力集中、焊接质量较差等问题,通过调研国内外相关行业先进经验和工程案例,提出了变壁厚钢管环焊缝锥孔型内坡口改进方案。以西四线(吐鲁番—中卫段)Φ1422 mm天然气管道工程为依托,基于焊接、无损检测、内检测、应力集中等要求,研究、改进了直管与直管变壁厚对接的环焊缝坡口型式,为提高变壁厚钢管环焊缝的焊接质量、提升管道本质安全提供了技术支持。

环向预应力三重钢管防屈曲支撑受力性能研究

提出了一种具有环向预应力的三重钢管防屈曲支撑(three-tube buckling-restrained brace,TTBRB)。该防屈曲支撑由位于中间层提供轴向刚度和承载力并耗散地震能量的芯材钢管,以及分别位于芯材外部和内部限制芯材整体屈曲和局部屈曲的外套管和内套管等3部分组成。内、外套管与芯材钢管之间设置高分子聚乙烯材料制作的减摩层,以减小芯材轴向变形过程中内、外套管与芯材之间的摩擦力。相比用实心截面芯材的传统防屈曲支撑,用空心圆管作为芯材具有更大的回转半径;且取消了混凝土类填充材料,大幅度降低支撑自重,及混凝土损伤导致的耗能能力削弱。内、外套管能够限制芯材钢管的整体屈曲和局部屈曲,并可通过装配应力的方式对芯材钢管施加环向预应力,从而可改变芯材钢管的受拉或受压屈服强度。采用验证的有限元模型研究了内、外套管与芯材钢管之间的间隙和芯材钢管内环向预应力大小对TTBRB滞回性能的影响。分析结果表明,间隙较小时,芯材在轴力作用下的环向变形受到内、外套管的限制而产生环向应力,进一步施加环向预应力后,TTBRB的轴向拉压强度显著改变。仅外套管与芯材套管之间存在间隙时,TTBRB在受拉时可提前屈服,在受压时屈服强度不受影响,应作为三重钢管防屈曲支撑优先采用的方案。

埋地压力输水钢管最大环向应力计算探讨

输水工程中,输水钢管往往工程量大,工程投资高,所以合理地确定钢管壁厚尤显重要。我国输水钢管的壁厚设计除考虑内水压参数外,还增加了管重、覆土重等全部外压参数对钢管的影响,即内外压叠加后确定壁厚。通过计算输水压力钢管在不同内水压力和外压情况下钢管管壁截面的最大环向应力,得出随着钢管的计算壁厚增大,管壁截面最大环向应力呈减小的趋势;钢管的计算壁厚在某一区间时,管壁截面最大环向应力变化不大,甚至在某些工况下随着计算壁厚增大,管壁截面最大环向应力也增大。通过进一步分析发现,随着钢管的计算壁厚增大,内水压力产生的轴向拉力对应的环向应力逐步减小,而由外压产生的弯矩对应的环向应力先增加后减小。当计算壁厚与管径的比值在1/60~1/130之间时,由外压产生的弯矩对应的环向应力取到最大值。本文对压力输水管道设计具有一定的指导意义。

基于ANSYS的压力钢管的应力变形分析及其壁厚选择

压力钢管作为水利水电工程中重要的输水建筑物之一,运行中需承受较高的水头。有必要对其进行应力、变形分析。压力钢管选材一般用高强度钢。而高强度钢一般价格昂贵,因此从节约实际工程造价的角度,又满足实际运行要求,需要对压力钢管壁厚慎重选择。用ANSYS分析了压力钢管应力、变形。使用得到的主应力结果,根据弹塑性力学强度理论公式计算不同壁厚钢管的应力值,可以优化壁厚,有重要的工程指导意义。

湿混凝土浇筑过程中方钢管混凝土柱侧壁压力的试验研究

介绍了 3根方钢管混凝土柱在混凝土浇筑过程中的钢管侧壁压力和钢管环向应变的试验结果。讨论了不同坍落度、有或无振捣对钢管侧壁压力和环向应变的影响 。

带环梁的方钢管约束钢骨混凝土柱-钢梁节点滞回性能有限元分析

设计了两类不同钢骨形式带环梁的方钢管约束钢骨混凝土柱-钢梁节点,运用ABAQUS有限元软件建立了该节点的数值分析模型。分析了此类节点的滞回性能、应力分布及破坏形态,考察了外钢管径厚比、内钢骨形式、节点区高度、混凝土强度及轴压比5个参数对该节点抗震性能的影响。结果表明:该类节点滞回曲线饱满,耗能性能良好,且应力分布及破坏形态符合抗震设计中"强柱、弱梁、节点更强"的要求,为今后该类节点的设计和研究提供了理论支撑。

润滑脂在钢管中流动的壁滑移研究

通过理论分析与实验研究 ,首次证实了管内流动的润滑脂在所实验的剪切速率范围内均有壁滑移现象 ;根据润滑脂的分子结构分析了壁滑移产生的机理 ;由实测数据 ,根据 Mooney方法按边界层理论得出了壁滑移速度的大小 ;分析了剪应力、管径等对壁滑移的影响 ;在对Robinowitsch- Mooney方程进行改进的基础上 ,建立了扣除壁滑移后的流动模型和流变模型 ;讨论了壁滑移对管道流动的减阻效果和弹流润滑的作用 .

自密实自应力钢管混凝土计算分析

研究了1种新型的自密实自应力钢管混凝土;提出了通过测试混凝土自由膨胀率来计算钢管核心混凝土的限制膨胀率、自应力和钢管环向应力的方法,并利用复合掺加聚丙烯腈纤维和膨胀剂来控制钢管核心混凝土的早期膨胀和后期收缩;上述措施取得了良好的效果.

钢管混凝土柱加强环式节点的有限元分析

利用有限元软件Ansys对钢管混凝土加强环式节点中受拉加强环板的应力应变分布情况及其主要影响因素进行了分析。结果表明:受拉加强环板在转角处存在着应力集中现象,但是通过化角的措施可以有效降低其影响。受拉加强环的受力状况类似一道偏心受拉的环形梁,加强环板的厚度和宽度是影响加强环承载力的主要因素。钢管壁在外力作用下能有效地参与环板受力,但是参与工作的范围有限。分析结果可为今后加强环式节点的设计提供重要的参考价值。

巨型薄壁水电站输水钢管抗外压失稳性能分析

将加劲巨型输水钢管分为管身段和加劲环管段,分析了随着钢管的巨型超薄化,其抗外压失稳性能的骤减特征,揭示了加劲环的型式、尺寸、布置间距及材料性能等因素对其抗外压失稳能力的影响,给出了加劲环的合理形式、尺寸及布置间距。

X70级管道环焊缝接头残余应力数值模拟

根据试验确定了X70级管线钢管环焊热源模型,并利用数值模拟软件Sysweld计算了焊接热循环过程,确定了焊接接头在焊接过程中温度和应力的变化过程及其分布,以及焊后残余应力的大小和分布。计算结果不仅可以预测焊后残余应力,还可以为优化焊接参数、改善焊接接头组织性能提供参考。

钢管混凝土柱压弯剪试验和有限环层分析

本文通过20个钢管混凝土柱试验表明,钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱强度高、延性好。钢管混凝土柱的受力为空间应力状态,应力分布与剪跨比有关,本文采用有限环层法对钢管混凝土的应力应变分布进行了分析。理论分析及试验规律基本相符。