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Theoretical Assessment of Burst Failure of Internally Pressurized Defect-Free Pipelines with Plastic Anisotropy
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作者 张永强 王立忠 金伟良 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2013年第4期427-436,共10页
In the framework of finite deformation theory, the burst failure analysis of end-opened defect-free pipes with plastic anisotropy under internal pressure is carried out. The analytical solutions of burst pressure and ... In the framework of finite deformation theory, the burst failure analysis of end-opened defect-free pipes with plastic anisotropy under internal pressure is carried out. The analytical solutions of burst pressure and the corresponding equivalent stress and strain are obtained for thin-walled pipes, which can take into account the effects of material plastic anisotropy and strain hardening exponent. The influences of plastic anisotropy on the burst pressure and the corresponding equivalent stress and strain are discussed. It is shown that the burst pressure and the corresponding equivalent stress and strain are dependent upon the plastic anisotropy of material, and the degree of dependence is related to the strain hardening exponent of material. In addition, the effects of the strain hardening exponent on burst failure are investigated. 展开更多
关键词 burst pressure plastic anisotropy end-opened pipe finite strain
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石油钻杆管端镦锻工艺及数值模拟 被引量:8
2
作者 黄早文 黄伟军 潘洪国 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期82-85,共4页
介绍了石油钻杆端部镦锻加厚工艺基本原理及加厚方式。针对Φ137.9 mm×9.17 mm石油钻杆,提出了加厚工艺方案,并用DEFORM-3D有限元模拟软件,对其端部镦锻成形过程进行了数值模拟。通过后处理模块显示的模拟结果,发现在原有的工艺方... 介绍了石油钻杆端部镦锻加厚工艺基本原理及加厚方式。针对Φ137.9 mm×9.17 mm石油钻杆,提出了加厚工艺方案,并用DEFORM-3D有限元模拟软件,对其端部镦锻成形过程进行了数值模拟。通过后处理模块显示的模拟结果,发现在原有的工艺方案中,终锻成形管坯的内壁与凸模间有较大的间隙。提出了改进方案,在第二工步将凹模的型腔部分加长,同时增大凸模的行程。模拟结果表明,适当增大凹模型腔部分长度及凸模行程时,管坯内壁充满情况最为理想,内加厚锥度也较为光滑。得出的改进方案是可行的,并为同类钻杆镦锻模的设计提供了参考。 展开更多
关键词 石油钻杆 管端加厚 有限元模拟
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新型水下RTP管楔块夹紧式接头设计与分析研究 被引量:5
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作者 王少鹏 朱克强 +3 位作者 张大朋 迟明 刘建 白勇 《船舶工程》 北大核心 2016年第10期35-40,共6页
针对适用于水下的6 in非金属粘结性RTP管,设计了新型的楔块夹紧式接头。使用Solid Works软件进行了结构设计,并基于有限元理论建立了有限元分析模型,采用ABAQUS有限元分析软件对楔块夹紧式接头系统在极限工作内压和轴向拉伸条件下进行... 针对适用于水下的6 in非金属粘结性RTP管,设计了新型的楔块夹紧式接头。使用Solid Works软件进行了结构设计,并基于有限元理论建立了有限元分析模型,采用ABAQUS有限元分析软件对楔块夹紧式接头系统在极限工作内压和轴向拉伸条件下进行静态分析,得到了该新型楔块夹紧式接头系统在极限工作内压条件下的Von Mises应力、接触应力和剪切应力,并按照DNV设计规范对接头所受应力进行校核,验证了新型楔块夹紧式接头系统的设计可行性与结构可靠性,同时探究了该楔块夹紧式接头在设计制造以及安装时遇到的一些问题,给出了相关的设计、加工、安装和使用方面的建议,为国内水下油气管线的发展和使用提供帮助。 展开更多
关键词 增强型热塑管 楔块夹紧式接头 有限元分析
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开口管桩高频振动贯入过程的ALE有限元分析 被引量:5
4
作者 肖勇杰 陈福全 林良庆 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期398-408,共11页
任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法吸取了拉格朗日和欧拉法的优点,避免了常规有限元中拉格朗日方法的网格畸变问题,适用于开口管桩高频振动贯入过程的计算分析。采用ALE有限元方法,建立开口管桩高频振动贯入过程的数值模型,对沉桩过程中挤土... 任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法吸取了拉格朗日和欧拉法的优点,避免了常规有限元中拉格朗日方法的网格畸变问题,适用于开口管桩高频振动贯入过程的计算分析。采用ALE有限元方法,建立开口管桩高频振动贯入过程的数值模型,对沉桩过程中挤土效应、桩侧阻力和土塞效应的变化规律进行了详细研究。研究结果表明:挤土应力主要沿径向传播,且深层土体受到的挤土应力比浅层土体大;水平挤土位移随管桩贯入深度的增加而增大,而最大水平挤土位移与管桩贯入深度存在累积效应;挤土效应的影响范围约为10倍管径,因此在施工过程中要给以足够重视;桩外侧摩阻力随贯入深度增加呈近似线性增长,桩内侧摩阻力随贯入深度增加而呈非线性增长,增长速率随贯入深度增加而逐渐增大;管内土塞处于不完全闭塞状态,土塞程度由完全非闭塞向部分闭塞过渡。此外,研究了土体模量、桩土界面摩擦系数、振动频率和桩径对土体位移的影响。 展开更多
关键词 开口管桩 高频振动 ALE方法 有限元
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S形铺管托管架的结构刚度研究 被引量:4
5
作者 谢鹏 岳前进 赵岩 《石油机械》 北大核心 2014年第1期62-65,共4页
随着海底管道铺设逐步走向深海,托管架长度和管道质量也随之增加,导致托管架相对刚度变小,在管道压力的作用下,托管架发生整体变形甚至破坏。鉴于此,基于Abaqus软件,建立"海洋石油201"托管架的精细有限元模型,计算了不同铺管... 随着海底管道铺设逐步走向深海,托管架长度和管道质量也随之增加,导致托管架相对刚度变小,在管道压力的作用下,托管架发生整体变形甚至破坏。鉴于此,基于Abaqus软件,建立"海洋石油201"托管架的精细有限元模型,计算了不同铺管工况下托管架的整体结构刚度,探讨了A型支架吊点位置对托管架刚度的影响,并建立了可考虑托管架整体结构刚度的Orcaflex模型。研究结果表明,深水铺管时,托管架承受管道载荷和重力的综合作用而发生变形,其中第1节变形最小,后2节变形较大;改变A型支架吊点位置可调整托管架的整体结构刚度。 展开更多
关键词 S形铺管 托管架 结构刚度 吊点位置 末端挠度 有限元分析
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管端加厚机机架有限元数值模拟及优化设计 被引量:2
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作者 胡洪 王建国 +2 位作者 杜学斌 徐能惠 邵国栋 《锻压装备与制造技术》 2016年第4期67-70,共4页
管端加厚机机架是结构复杂的焊接件,是主机的一个关键部件。建立了机架的数值模型并对其进行有限元计算。根据计算结果改进了机架结构,改善了机架受力状态,为进一步结构设计积累了经验。
关键词 管端加厚机 机架 有限元数值模拟 优化设计
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直缝埋弧焊管端口扩径变形分析 被引量:3
7
作者 桂中祥 刘全坤 孙世保 《模具技术》 2009年第4期15-18,22,共5页
采用有限元模拟方法,就直缝埋弧焊管端口机械扩径变形过程进行了研究,对直缝埋弧焊管端口机械扩径过程的横断面、纵断面变形特征做了数值模拟。结果表明,沿管材轴向可以将变形状态分为端口变形区、过渡变形区和未变形区,在扩径过程中需... 采用有限元模拟方法,就直缝埋弧焊管端口机械扩径变形过程进行了研究,对直缝埋弧焊管端口机械扩径过程的横断面、纵断面变形特征做了数值模拟。结果表明,沿管材轴向可以将变形状态分为端口变形区、过渡变形区和未变形区,在扩径过程中需要确定合理的扩径长度。端口变形区壁厚减薄,而在管材与模具尾部圆角相切处应变最大,处于相邻两块模具之间的悬空段管材壁厚变化不均匀,切向拉应力最大,壁厚减薄严重,这几处需要防止变形破坏,由此可见变形过程具有十分明显的局部变形特征。对直缝埋弧焊管端口机械扩径的模拟得到了扩径长度、管端壁厚变化等对实际生产有益的结论。 展开更多
关键词 直缝埋弧焊管 端口扩径 变形特征 有限元模拟
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CALM系统水下管汇整体结构有限元分析 被引量:1
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作者 文彬 高文 《船海工程》 北大核心 2018年第3期174-177,共4页
为评估南海某海上单点卸油CALM系统水下管汇各部件强度,用ANSYS软件建立包含管汇结构及管道部件的水下管汇整体有限元模型,给出其有限元分析方法,得到水下管汇在操作工况和极端工况下各部件的应力分布,指出水下管汇强度最薄弱位置。校... 为评估南海某海上单点卸油CALM系统水下管汇各部件强度,用ANSYS软件建立包含管汇结构及管道部件的水下管汇整体有限元模型,给出其有限元分析方法,得到水下管汇在操作工况和极端工况下各部件的应力分布,指出水下管汇强度最薄弱位置。校核结果表明,该水下管汇各部件强度均满足规范要求。 展开更多
关键词 水下管汇 CALM ANSYS 有限元
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石油管材静水压端部效应研究
9
作者 党民 李云龙 +1 位作者 杨鹏 申照熙 《焊管》 2008年第4期32-34,共3页
应用有限元模拟方法分析了石油管材在使用状态和高刚度封堵管端试验条件下的静水压强度和变形效应。结果表明,足够刚度端部约束的静水压试验条件下的管材试样内屈服压力和内压爆破压力与使用状态下的平面应变状态基本相同,管端效应不明... 应用有限元模拟方法分析了石油管材在使用状态和高刚度封堵管端试验条件下的静水压强度和变形效应。结果表明,足够刚度端部约束的静水压试验条件下的管材试样内屈服压力和内压爆破压力与使用状态下的平面应变状态基本相同,管端效应不明显。但封堵管端静水压带来的管材内部应变分布与使用状态相差很大,只有在试样长度与外径比值达到一定数值(与管材径厚比有关)时,试样中间部分的应变分布才能忽略端部效应影响。 展开更多
关键词 石油管材 端部效应 有限元分析 静水压 长径比 径厚比
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基于有限元的海洋柔性管管接头扣压方式的研究 被引量:3
10
作者 迟明 张宗政 +1 位作者 王少鹏 白勇 《化工设备与管道》 CAS 2017年第6期60-63,共4页
管接头是海洋柔性管道系统的重要组成部分,其扣压质量的好坏将直接影响管道的安装和使用安全。以非黏结性柔性管管接头为例,运用有限元技术对其扣压过程进行了模拟分析,通过对比两种扣压方式的扣压质量,得到了不同扣压方式间的利弊,为... 管接头是海洋柔性管道系统的重要组成部分,其扣压质量的好坏将直接影响管道的安装和使用安全。以非黏结性柔性管管接头为例,运用有限元技术对其扣压过程进行了模拟分析,通过对比两种扣压方式的扣压质量,得到了不同扣压方式间的利弊,为接头的扣压设计提供了分析方法,同时也为扣压方式的选用提供了建议。 展开更多
关键词 柔性管 管接头 有限元 扣压方式 扣压质量
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混凝土管端口打磨机器人设计及力学性能分析 被引量:11
11
作者 崔国华 刘健 +1 位作者 马良 崔康康 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期665-671,共7页
为提高预应力钢筒混凝土管道端口的打磨精度和效率,设计了一种新型的自行走式端口打磨机器人。基于构型演变法对该机器人进行了构型设计及结构设计,建立了其力学模型。以插口端打磨机器人应用于4 m口径管道为实例,求解了机器人运行过程... 为提高预应力钢筒混凝土管道端口的打磨精度和效率,设计了一种新型的自行走式端口打磨机器人。基于构型演变法对该机器人进行了构型设计及结构设计,建立了其力学模型。以插口端打磨机器人应用于4 m口径管道为实例,求解了机器人运行过程中的极限载荷,并进行了有限元仿真分析,分析结果表明,该机器人在运行过程中,强度、刚度满足现场需求。现场试验验证了该机器人具有较高的打磨效率与工作可靠性。 展开更多
关键词 端口打磨机器人 构型设计 结构设计 力学模型 有限元仿真
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夯管锤结构优化设计及有限元计算分析 被引量:2
12
作者 刘国伟 丁庆新 姜云华 《探矿工程(岩土钻掘工程)》 2004年第2期26-29,32,共5页
对YH-300A型夯管锤的工作过程建立了力学模型及优化设计的数学模型,利用复合形法,以冲击功的倒数作为目标函数,对结构进行了优化设计,并对原设计进行了冲击功和冲击频率的计算。经过优化设计并同原设计进行对比,冲击功提高19%,冲击频率... 对YH-300A型夯管锤的工作过程建立了力学模型及优化设计的数学模型,利用复合形法,以冲击功的倒数作为目标函数,对结构进行了优化设计,并对原设计进行了冲击功和冲击频率的计算。经过优化设计并同原设计进行对比,冲击功提高19%,冲击频率略有提高。同时,对其活塞进行了有限元计算,对原设计和优化后的活塞进行有限元分析均表明,除冲击面的应力较大外,最大应力均发生在活塞的进、排气孔处。因此,在应用应力波理论进行强度校核的同时,还应该利用有限元法进行强度校核计算,以补充应力波理论在强度计算应用方面的不足。 展开更多
关键词 夯管锤 活塞 结构设计 应力波 有限元
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基于有限元的船舶液压油缸活塞杆端头优化设计
13
作者 庄攀 《机械工程师》 2021年第4期10-12,共3页
某型船舶甲板起重液压油缸作为重要执行元件,其活塞杆端头为重要受力部位,同时也是设计薄弱环节。创建液压油缸活塞杆及端头的三维模型,通过专用端口连接有限元分析软件ANSYS Workbench实施关键部位结构的静应力校核对比分析,选择合适... 某型船舶甲板起重液压油缸作为重要执行元件,其活塞杆端头为重要受力部位,同时也是设计薄弱环节。创建液压油缸活塞杆及端头的三维模型,通过专用端口连接有限元分析软件ANSYS Workbench实施关键部位结构的静应力校核对比分析,选择合适工作姿态对端头底部与支耳进行强度、刚度校核与变形量分析,通过优化方案的分析,选择合适优化方案实施模型有效改进。文中所应用有限元分析思路为船舶机械重要部件的设计校核提供依据和指导。 展开更多
关键词 有限元 活塞杆端头 静应力 优化分析
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有限长管道端部活塞声源辐射特性研究
14
作者 唐永壮 周其斗 +1 位作者 刘文玺 王晓玮 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期64-69,共6页
为研究有限长管道端部活塞声源的辐射阻抗和辐射特性,首先在理论上定性分析了该问题与半无限长开口圆管终端辐射问题的区别和可以近似的条件;然后采用结构有限元耦合流体有限元耦合流体边界元(FE-FE-BE)法,定量研究了两个问题中辐射阻... 为研究有限长管道端部活塞声源的辐射阻抗和辐射特性,首先在理论上定性分析了该问题与半无限长开口圆管终端辐射问题的区别和可以近似的条件;然后采用结构有限元耦合流体有限元耦合流体边界元(FE-FE-BE)法,定量研究了两个问题中辐射阻抗的异同;最后通过仿真算法研究了管道长径比、矩形活塞宽长比等因素对管端活塞声源辐射特性的影响.结果表明:当ka<0.5时,圆管端活塞声源辐射阻抗与半无限长开口圆管终端辐射阻抗几乎完全相同,当ka>1时,二者存在一定差别;管道长径比对管端活塞声源的辐射特性影响有限,而矩形活塞宽长比对声源的辐射阻抗和指向性影响显著. 展开更多
关键词 活塞声源 有限长管端活塞 开口管终端辐射 结构有限元耦合流体有限元耦合流体边界元(FE-FE-BE)法 声辐射阻抗
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石油钻杆管端加厚分步镦锻成形工艺研究 被引量:9
15
作者 赵旺初 徐新成 +3 位作者 杨向东 晏彬彬 田娇 赵子毅 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期10-13,共4页
石油钻杆端部在加厚的过程中,钻杆内表面易发生折叠或屈皱,在交变载荷作用下易形成疲劳裂纹源,导致刺漏的发生。针对Ф101.6 mm×8.38 mm规格的石油钻杆,利用Deform-3D软件分别对石油钻杆内外加厚方式的镦锻过程进行模拟并优化最佳... 石油钻杆端部在加厚的过程中,钻杆内表面易发生折叠或屈皱,在交变载荷作用下易形成疲劳裂纹源,导致刺漏的发生。针对Ф101.6 mm×8.38 mm规格的石油钻杆,利用Deform-3D软件分别对石油钻杆内外加厚方式的镦锻过程进行模拟并优化最佳锻件的工艺尺寸,用以获得较好表面质量的锻件,并进行成形试验验证。研究结果表明,在石油钻杆内外加厚过程中,第1工步控制凸模行程可以避免出现凹陷现象;第2工步通过增加凸模行程可以将凹模过渡面引起的内表面凸起隐藏在内表面过渡起始处;将Ф101.6 mm×8.38 mm石油钻杆端部加厚工艺的第1工步行程设为105 mm,第2工步凸模行程设为83.27 mm时,能够得到表面质量较好的锻件。 展开更多
关键词 石油钻杆 折皱 管端加厚 有限元模拟
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基于叠加原理的大尺寸矩形截面竖向曲线顶管顶进力数值估算方法 被引量:3
16
作者 肖尊群 曹童童 +7 位作者 许彩云 杨凯 董琼英 姜亦男 耿星月 舒志鹏 王先亚 钟鸣 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期68-76,共9页
根据大尺寸矩形截面竖向曲线顶管的坡度,将顶管划分为几个区段,针对每个区段分别建立基于位移控制的有限元分析模型,通过设置起始边界条件,建立起各区段模型之间的力学联系。通过在不同的顶进位置对顶管起始截面施加一个管节宽度的位移... 根据大尺寸矩形截面竖向曲线顶管的坡度,将顶管划分为几个区段,针对每个区段分别建立基于位移控制的有限元分析模型,通过设置起始边界条件,建立起各区段模型之间的力学联系。通过在不同的顶进位置对顶管起始截面施加一个管节宽度的位移得到顶管和围岩的应力场,进而计算每个区段模型各顶进位置的顶进力和侧阻力。将各区段对应数值模型计算得到的顶进力和侧阻力适当叠加,得到整个竖向曲线顶管顶进力与顶进距离的拟合关系。计算结果显示:对于浅埋顶管,顶管侧壁摩擦系数、管土接触范围与穿越土层的性质密切相关;对于砂性土层,减阻浆液容易漏浆、冒浆,顶管周围很难形成稳定的泥浆套,管土通常为全接触,侧壁摩擦系数可以取0.4。该计算条件下得到顶进力与顶进距离之间的拟合公式可以作为相同施工条件下浅埋竖向曲线矩形顶管顶进力的计算通式。 展开更多
关键词 矩形顶管 顶进力 端阻力 侧摩擦系数 位移控制 有限元
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管桩支架端部承载力有限元分析
17
作者 李洪波 张锋剑 +1 位作者 彭奕亮 谌磊 《武汉大学学报(工学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第A01期230-232,共3页
PRC管桩支架具有承载力高、刚度大及造价低的特点,是应用于管道支架的一种新的结构形式.通过有限元分析,研究了管桩支架端部受力性能,分析了管桩支架的极限荷载、整体挠度变形、应力应变情况,并对比分析了套管长度及套箍厚度对其承载力... PRC管桩支架具有承载力高、刚度大及造价低的特点,是应用于管道支架的一种新的结构形式.通过有限元分析,研究了管桩支架端部受力性能,分析了管桩支架的极限荷载、整体挠度变形、应力应变情况,并对比分析了套管长度及套箍厚度对其承载力及挠度的影响规律,给出了管桩支架承载力及挠度的影响因素及其规律,为管桩支架推广应用提供了理论依据. 展开更多
关键词 PRC管桩 有限元分析 管道支架 端部构造
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