海洋原油外输软管拉伸刚度影响参数研究

海洋原油外输软管广泛用于海上FPSO和油轮的原油外输,软管在海洋环境作用下会受到轴向拉力,拉伸刚度是影响轴向受力的关键结构性能参数。根据《API SPEC 17K》标准和《GMPHOM2009》规范的要求,需要确定软管的拉伸刚度。基于Rebar方法定义海洋原油外输软管的帘线增强层,利用有限元软件ABAQUS建立某国产海洋原油外输软管的轴向拉伸模型,并计算不同结构参数条件下的软管拉伸刚度。计算结果表明:帘线增强层是海洋原油外输软管的主要抗拉伸结构层,帘线铺设角度越小其拉伸刚度越大,软管抗拉伸能力对帘线层数比较敏感,帘线层数越多软管抗拉伸能力越强;螺旋钢筋层的钢筋直径和螺距在一定程度的拉力范围内与软管的拉伸刚度保持良好的线性关系,软管的拉伸刚度随着钢筋直径的增大而增大,随着螺距的增大而减小。研究结果可为海洋原油外输软管的结构设计和实际应用提供参考。

压弯联合荷载下漂浮软管的极限压溃特性

作为海上输油系统重要组成部分的漂浮软管和水下软管是浮筒和浮式生产储油船(floating production storage and offloading,FPSO)以及浮筒和水下管汇之间的油气输送通道,漂浮软管等在风浪流等极端荷载作用下可能发生极限压溃损毁。以某型漂浮软管为研究对象,利用Abaqus有限元软件,结合rebar单元和Emended嵌入技术建立软管有限元数值模型,研究软管在内压和弯矩作用下的折弯压溃特性,并通过软管弯曲试验验证了该数值分析方法的正确性。计算结果表明:螺旋钢筋失稳是折弯压溃的主要原因,螺旋钢筋外侧的外帘线层在压溃区折弯处帘线拉力过大导致帘线破断。软管的内压荷载及软管的螺距与帘线的缠绕角度对极限压溃都有重要影响。该研究可为输油软管结构抗压溃设计和损伤诊断提供技术支持。

聚丙烯装置催化剂注入软管的失效分析与改进

某聚丙烯装置生产运行中催化剂注入软管多次发生泄漏,软管中易燃易爆丙烯载液的泄漏给装置带来严重的安全隐患。通过分析,确认该300 kt/a聚丙烯装置催化剂注入软管失效原因为,高速丙烯载液在流过不导电的聚四氟乙烯内管时产生了高压静电并击穿软管内管。为提高催化剂注入软管的可靠性,提出了降低丙烯载液流速、改进内管材质等改进措施,并发明了一种可有效避免易燃易爆物质泄漏到外界空气中的淤浆催化剂用双层软管结构专利,增强了催化剂注入软管的本质安全,提高了装置运行的安全可靠性。

增粘剂对机车车辆制动软管外胶层性能影响

研究了热塑性酚醛树脂增粘剂对三元乙丙橡胶(EPDM)胶料和机车车辆制动软管外胶层性能的影响。结果表明:随着增粘剂添加量的增加,EPDM胶料与聚酯线绳的粘合强度增大,EPDM胶料的物理机械性能和耐热氧老化性能则先增大后减小。增粘剂可以提高制动软管外胶层与骨架层的粘合强度,但当添加量增加至10份时会降低外胶层的耐臭氧性能。

环烯烃共聚物对聚丙烯五层共挤出软管阻隔性能的影响

目的在聚丙烯(PP)五层共挤出软管的外层中引入一定质量分数环烯烃共聚物(COC)材料,研究其对软管阻隔性能的影响。方法将不同质量分数的COC与PP共混造粒,对共混物进行熔融行为分析,并测试软管的阻氧与阻水性能,共混材料的拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度等。结果随着COC添加量的增加,软管管身的氧气透过速率与水蒸气透过速率降低。当COC质量分数为20%时,氧气透过率低至3.3 cm^(3)/(d·m^(2)),水蒸气透过率为0.6 g/(d·m^(2)),此时其他性能也能实现较好的平衡。结论在PP五层共挤出软管的外层中引入COC可以有效地提升软管阻水与阻氧性能。

海上外输漂浮软管结构设计研究

用有限元方法分析外输漂浮软管的帘线层及钢筋缠绕层对拉伸、弯曲等关键性能的影响,提出外输漂浮软管的合理设计结构,并将样品管试验数据与国际标准OCIMF进行对比。试验结果满足标准要求,验证了设计结构的合理性。

塑胶压力软管增强层编织机

介绍一种新的塑胶压力软管增强层编织工艺,采用纬编针织的方法编织塑胶压力软管增强层,设计研制了新型塑胶压力软管增强层编织机。该编织工艺和编织机能有效防止编织层纤维之间产生的滑移,改善塑胶压力软管的力学性能,提高塑胶压力软管的强度和柔韧性。

粉煤灰微珠填料在钢丝液压胶管外胶中的应用

将粉煤灰(FA)微珠填料分别与碳酸钙和炭黑N774并用,研究其并用比对钢丝液压胶管外胶性能的影响。结果表明,当碳酸钙/FA并用比为24/8或0/32、炭黑N774/FA并用比为24/8时,所填充橡塑合金的性能满足钢丝液压胶管半成品要求。

介质阻挡放电对水龙带增强层黏结性能的影响

针对水龙带增强层高强涤纶管状织物与三元乙丙橡胶内衬黏结性能差的问题,采用介质阻挡放电(DBD)等离子体对高强涤纶管状织物表面进行处理,研究了处理时间对纤维表面形貌和化学组成、丝束断裂强力、织物芯吸高度及剥离强度的影响。结果表明:经DBD等离子体处理后,高强涤纶表面产生明显的刻蚀痕迹,纤维表面极性官能团增加,织物芯吸高度增加,丝束断裂强力随处理时间的延长而下降;处理时间为60 s时,强度损失率为3.9%;处理后高强涤纶管状织物与三元乙丙橡胶内衬的黏结性能得到显著改善,处理时间为60 s时,剥离强度提升35.1%。

海上漂浮输油软管拉伸特性分析方法的适用性研究

根据海上漂浮输油软管为具有粘合性及单根缠绕钢筋加强的多层结构特点,运用分层组合理论,利用ABAQUS有限元分析软件对软管进行整体拉伸特性分析。计算结果与试验结果的比较表明,该计算方法尽管与试验结果有一定的误差,但在一定程度能够反映漂浮软管结构的拉伸特点,可用于软管结构初始设计阶段的结构估算。

Ф10mm、Ф14mm高压聚四氟乙烯软管组件脉冲试验失效分析及改进

分析了Ф10 mm、Ф14 mm高压聚四氟乙烯软管组件脉冲试验失效模式及机理,提出了提高高压聚四氟乙烯软管组件质量可靠性的改进方法,并取得了一定的实效,为进一步提高产品质量奠定了基础。

聚四氟乙烯材料在大型水轮发电机绝缘系统中的应用

聚四氟乙烯材料常见应用在汽轮发电机上,作为绕组绝缘引水管、转子楔下垫条和扇形护环瓦表面的滑移层等关键部位材料,表现出了一般绝缘材料无法代替的优异性能,现在已经逐步应用到大型水轮发电机和特种电动机上。本文主要介绍聚四氟乙烯作为绝缘、滑移、密封、耐磨材料在大型水轮发电机绝缘系统关键部位的应用情况,为相关的电机设计和研究人员提供参考。

胶管外胶层挤出机头的优化设计

为减小压力分布不均匀对胶管质量造成的影响,对胶管外胶层挤出机头进行优化设计。通过在挤出机头后盖上增加内衬,避免压力分布最不均匀的一段直接作用在胶管上;在机头内设置环形储料腔,使胶料从各个方向均匀地挤入口模,达到消除压力对外胶层厚度的影响的目的;运用ANSYS/Polyflow软件对所设计的机头进行有限元分析,检测了其可行性。

国外港湾近海、航道疏浚工程用疏浚胶管的应用与市场发展概况

疏浚胶管分漂浮型和水下型两种,在港湾及近海疏浚工程中起着重要的作用。针对英国Dunlop公司、意大利IVG公司和法国Kleber公司生产的各种型号的疏浚胶管产品,详细介绍了其使用特点、内外层胶及增强层材质、结构、规格归类和尺寸指标等。相关读者可借此文增进了解,起到参考作用。

制动胶管编织骨架层正交各向异性力学性能与管体扭转变形仿真分析及试验验证

采用代表体积单元理论的细观力学分析法,推导出制动胶管纤维编织骨架层(简称编织层)正交各向异性力学性能分析方法,并通过编织层轴向拉伸试验对等效拉伸模量进行验证;开发了编织层的快速建模和等效力学性能分析软件,基于编织层的正交各向异性本构方程建立了制动胶管的高精度有限元模型,并进行扭转变形仿真分析和试验验证。试验表明制动胶管编织层正交各向异性力学性能的分析方法和管体扭转变形的仿真分析方法均合理和可靠。

漂浮输油软管的径向压载模拟研究

为了解某国产漂浮输油软管的抗径向压载能力及各层结构在径向压载下的响应,根据标准API 17K及OCIMF—2009的要求,利用有限元软件ABAQUS建立了漂浮输油软管的径向压载模型,并完成了大位移载荷下的数值模拟。模拟结果表明:螺旋钢筋层是漂浮输油软管承担径向压载的主要构件,其应力较大值位于上、下、左、右4个边界区域;漂浮输油软管的径向压载力与径向压缩量呈现明显的线性关系,在一段初始压缩量之后,会在相当大的一段压缩量内保持良好的线性关系,漂浮输油软管的径向抗压刚度稳定值约为1 k N/mm,可满足工程实际需要。研究结果可为漂浮输油软管的现场应用提供参考。

制动胶管编织骨架层的参数化建模

介绍制动胶管编织骨架层(简称编织层)参数化建模的方法。以规则编织层为例,基于Abaqus软件,采用Python脚本语言编写内核和图形用户界面代码,实现编织层参数化建模。该程序不仅具有编织层三维建模功能,还具有纤维相互作用设置、边界条件施加、网格划分和任务提交等功能,有效地简化了编织层力学性能分析,缩短了研究周期。

一种新型低温真空软管的设计

随着低温火箭运载能力不断发展,推进剂的加注流量要求也在不断提高。原有的小通径加注管道已不满足大流量加注需求,必须设计一种大通径低温推进剂输送管道,这面临着大通径管道总成技术、绝热接头设计技术等难题。通过介绍在特定狭小空间内,为适应低温推进剂加注连接器的对接、脱落位置变化,设计了一种新型大通径低温真空多层绝热软管,包括管道总体方案的选型、关键参数的计算等。该方法已被应用于某低温推进剂输送管道的设计和加工,并通过了实际运行工况的试验考核,验证了设计方法的正确性,对同类管道设备的设计具有一定的参考价值。

制动胶管纤维编织层的三维模型构建及其等效力学性能研究

以汽车用制动胶管的纤维编织骨架层为研究对象,在有限元分析的前处理模块中构建纤维编织层三维几何模型,详细介绍了模型截面尺寸的确定、经纬线间和单丝纤维间相互作用的建立、协同性边界条件的施加以及规整网格的划分。将纤维编织层当作正交各向异性材料处理,通过有限元分析方法求解其等效力学性能,利用叠加原理求解其等效杨氏模量和泊松比,利用有限元分析编织层简单剪切变形,求得编织层等效剪切模量。同时探索编织层经纬线间摩擦系数对其应力的影响。结果表明,编织层的径向杨氏模量最大,周向杨氏模量次之,轴向杨氏模量最小;对于剪切模量而言,径向最大,周向和轴向在数值上相近;摩擦系数对剪切应力τxz影响较正应力δx和剪切应力τxy大。

低温柔性管道关键结构层的多目标优化设计

低温柔性管道是海上浮式液化天然气装置系统(FLNG)的核心输运装备。针对低温柔性管道多材料、多层复合的结构设计难点,将其按照不同功能解耦成内衬层、抗拉铠装层以及辅助层三个关键结构层。基于神经网络模型(RBF)、Kriging模型以及响应面模型(RSM)三种建模方法建立了上述三个结构层响应分析的代理模型,并通过模型准确度的比较,发现RBF的误差均最小。在优化设计中,基于遗传算法分别对低温柔性管道上述关键结构层进行多目标优化设计。在内衬层结构的优化中,以质量及弯曲刚度最小为优化目标;在抗拉铠装层结构的优化中,以质量最小及拉伸刚度最大为优化目标;在辅助层结构的优化中,以质量、弯曲刚度及传热速率最小为优化目标。研究工作为低温柔性管道的结构提供了关键设计参数及理性的设计方法。