深水夹层管准静态屈曲传播实验设计

针对海底管道发生整体失效破坏的主要模式之一屈曲传播,提出了以SS304不锈钢为内外管、高密度聚乙烯(HDPE)为夹层的夹层管准静态屈曲传播实验设计方案。设计并制作了夹层管缩尺模型,利用深水高压舱开展了准静态屈曲传播实验。结果表明,所设计的屈曲传播实验能够达到夹层管准静态屈曲传播压力测试要求。实验获得的屈曲传播压力数据可为夹层管基本结构设计和现场工程应用提供参考。

装配式中空夹层钢管混凝土构件节点有限元模拟研究

为研究基坑内支撑应用中空夹层钢管混凝土构件下的节点连接方法,设计了一种新型的节点结构形式。本文利用有限元软件建立节点的力学模型,并对其施加实际工程所受荷载,最后进行数值分析,以探究在实际工程应用下节点构件以及各部件的承载能力与变形幅度。结果表明:对节点施加中空夹层钢管混凝土构件极限承载力的情况下,变形最大位置为侧向钢板处,其变形数值达到容许值的86%;应力最大位置为中部钢板处,达到钢材屈服应力的90%,证明节点可以满足承载力的需求并晚于构件破坏。此种节点设计的研究成果可为中空夹层钢管混凝土构件在基坑内支撑中应用提供参考。

外压作用深海夹层管复合结构屈曲失稳分析

为研究深海夹层管在高静水压力作用下的屈曲失稳性能,运用有限元软件ABAQUS建立夹层管复合结构在外压作用下的数值模型,通过广泛的参数化分析,系统地阐述了外管初始几何缺陷、内外管径厚比、夹芯层厚度和材料特性、钢管屈服强度和应变硬化特性等因素对夹层管屈曲失稳的影响机理.结果表明:与单层管相比,外管初始几何缺陷对夹层管屈曲失稳压力影响较小,外管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力越小,屈曲失稳前的变形能力越强;内管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力也越小,但屈曲失稳前的变形能力却越弱;夹芯层厚度、夹芯层及内外管材料特性对夹层管屈曲失稳性能影响较为显著.

玻璃钢夹砂管爆管失效分析

针对某石化装置循环水系统的玻璃钢夹砂管爆管事故,本文通过力学性能试验、宏观、微观观察等一系列试验,系统地分析了管道失效原因及机理,并为正确选型及操作运行提供了相应的建议。

一种新型舰船防护板的抗水下爆炸冲击性能研究

防护板在舰船上的应用非常广泛,它对于提高舰船抵抗水下爆炸冲击波载荷性能、抗碰撞冲击性能等都具有重要作用。利用薄壁圆管的吸能特性设计了离散型和紧密型圆管夹心板,使用大型非线性有限元软件MSCDytran建立水域、炸药及防护板的三维有限元模型,并进行水下爆炸数值计算,从板的吸能能力、加速度响应、变形量3个方面分析了2种夹心板和普通平板在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能。仿真计算结果表明,离散型夹心板的抗爆性能优于紧密型夹心板和普通平板。

层间黏结性能对夹层管屈曲传播的影响机理

为了研究层间黏结性能对夹层管屈曲传播的影响,通过深海压力舱小比例模型试验,测得不同层间黏接情况下夹层管试件的变形形态和压力-体积变化曲线.利用有限元软件ABAQUS,建立外压作用下夹层管的三维数值模型,采用非线性弹簧单元模拟轴向和环向层间黏结性能,数值模拟分析夹层管试件的局部屈曲失稳和屈曲传播过程,得到试件的变形形态和压力-体积变化曲线,与试验结果吻合较好.采用建立的数值模拟方法,分析不同层间黏接情况下夹层管的屈曲传播过程.结果表明:良好的层间黏结性能可以使夹层管各层间有效传力和协调变形,显著提升结构的整体受力性能,提高夹层管的屈曲传播压力,具有更好的承压和变形能力.

竖向外载作用下夹层海底管道凹陷行为研究

近年来,海洋油气资源开发逐渐向深水迈进,海底油气管道面临高静水压力、物体撞击、自由悬跨等日益恶劣的环境条件。为确保海洋油气资源的安全经济输送,保温性能良好且结构抗力更大的夹层海底管道应运而生。针对局部竖向外载荷下夹层海底管道凹陷变形行为研究及认识不足等问题,以填充超强轻质水泥基复合材料的夹层海底管道为研究对象,以塑性力学理论和单层管凹陷深度、应变力学计算模型为基础,建立了夹层管在落物挤压下的凹陷变形有限元模型,分析了夹层管的外载凹陷深度关系和内外管的应变特征等凹陷行为,并开展参数分析,探究了核心层厚度、抗压强度、内部压力和落物轮廓等因素对上述凹陷行为的影响。研究明确了外载荷作用下夹层管凹陷变形的非线性平衡路径和应变沿水平面非对称分布特征,获得了核心层厚度、强度以及内部介质压力有助于提升夹层管抵抗外部载荷的能力,凹陷区域外管的等效应变要高于内管,落物的轮廓形状对外管的应变分布有较大影响等规律性认识。

深水三明治管研究进展

三明治管是一种复合结构管道,由于其高结构强度和较好的保温性能而成为深水管道研究的热点。概述了国内外学者通过理论分析、试验测试和数值模拟等手段展开的关于三明治管结构及力学行为方面的研究成果。主要包括管道结构、管道理论及其保温性能,深水工况下的屈曲、压溃和屈曲传播,管道在受到安装载荷或外来冲击载荷下的抗弯性能和抗冲击性能等。基于目前的研究现状,提出了需要进一步深入研究的问题。研究结果有利于对不同水深三明治管结构进行优化设计。

夹层海底管道在侧向撞击力下的凹陷行为

夹层管作为油气输送管线应用于深水高压和管道碰撞事故频发的海洋环境中,能提供更大的结构抗力,但目前对夹层管受坠物撞击凹陷行为的认识尚不深入。为此,基于薄壁管凹陷变形理论模型,采用有限元方法研究了夹层管在侧向载荷作用下的结构凹陷行为,通过参数分析,探讨了内部介质压力、外部静水压力和环空率等对夹层管结构响应的影响。研究结果表明:夹层管的载荷抗力随凹陷深度增加呈非线性增长,其凹陷变形符合薄壁管刚-塑性三维壳的凹陷变形机理;内压增大可以提高管道对撞击载荷的抗力,而外压作用则与之相反;增加核心层厚度能改善夹层管各层能量吸收占比,从而对内外部管道起到保护作用。研究结果对夹层保温管道设计及安全评估具有一定的指导意义。

深水水下夹层管非线性屈曲特性

针对受外压作用下夹层管的屈曲失稳问题,基于有限元软件Abaqus建立了夹层管在外部压力作用下的非线性有限元数值模型,分析了各层结构参数以及层间不同粘结条件等因素对夹层管屈曲特性的影响.结果表明,结构参数和层间粘附条件对于夹层管屈曲特性具有重要影响:完全粘结夹层管的屈曲压力高于非粘结夹层管,在达到临界屈曲前的塑性变形也大于非粘结夹层管;增大内管和外管的厚径比都会增大夹层管的承载力,层间完全粘结时增大内管的厚径比对承载力的提高更为明显;夹层管的承载力随着夹芯层材料弹性模量的增加而增大.

不锈钢-混凝土-钢双臂管等效截面计算

不锈钢-混凝土-钢中空夹层组合管作为一种新型构件,可用作水下输送管道、框架柱、桥墩柱等。这种新型结构形式充分的利用了钢与混凝土两种材料的优势。本文借鉴钢-混凝土组合结构构件的基本假定,利用等效截面换算法将有效宽度内圆环形截面等效成工字型截面,简化了计算过程及复杂性,并为组合截面研究提供计算依据。

纯弯作用下深海夹层管复合结构屈曲失稳分析

通过切试件拉伸实验和夹层管段试件轴向推出实验,在钢表面光滑和粗糙条件下,分别获得采用环氧树脂胶和3M-DP8005胶粘接的层间切应力-位移关系曲线.利用有限元软件ABAQUS的建立夹层管复合结构在弯曲作用下的三维数值模型.采用非线性弹簧模拟夹层管轴向和环向的层间黏结性能.采用修正的Ramberg-Osgood本构模型描述内外钢管的应力-应变关系,假定夹芯层材料为线弹性.通过广泛的参数分析,系统阐述管道长度、层间黏结性能、截面几何构形以及材料特性等因素对夹层管屈曲失稳的影响机理.结果表明:在纯弯曲作用下,夹层管的屈曲失稳性能明显优于传统的单层管,实际粘接情况下夹层管的屈曲失稳性能更接近于无粘接情况下管道的屈曲失稳性能;管道长度对夹层管的屈曲失稳模态有较大的影响,黏结剂的切强度以及接触面的粗糙程度对夹层管的屈曲失稳性能影响较小,而截面几何构形以及内外管材料特性对夹层管屈曲失稳性能的影响较为显著.

“三明治”联合高举平台法在伤口负压引流管固定中的应用

目的探讨“三明治”联合高举平台法在伤口负压引流管固定中的效果。方法选取2018年1月-2019年12月采用负压吸引治疗的伤口患者160例,采用随机数字法将其分为对照组和观察组,各80例。对照组采用高举平台法,观察组采用三明治联合高举平台法。比较两组患者的负压引流管固定相关不良事件发生情况。结果观察组患者负压引流管漏气、管道脱出、皮肤损伤及疼痛程度,均明显低于对照组(P<0.05)。结论三明治固定联合高举平台法固定伤口负压引流管可有效降低负压引流管固定相关不良事件发生,值得临床推广。

泡沫金属夹芯海洋工程管道冲击动态响应研究

泡沫金属是一种具有优良力学性能的轻质多孔材料,其夹芯结构具有优异的能量吸收性能,在海洋工程管道抗爆抗冲击方面具有广泛的应用前景.文中利用ABAQUS有限元软件,结合准静态材料实验的结果,建立了泡沫金属夹芯管横向冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应及能量吸收特性.同时,利用INSTRON 9350试验机开展了泡沫金属夹芯管冲击实验,将实验结果与仿真结果进行对比,验证了仿真方法的可靠性.在此基础之上,利用数值方法,研究了冲击能量、冲击位置等对泡沫金属夹芯管动态响应的影响.结果表明:外管中点处的挠度和冲击力峰值随着冲击能量的增加均呈乘幂增长,内管中点处挠度随能量增加呈线性增长;冲击位置越靠近端部,加载和卸载刚度越大.

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。

外压作用下结构参数对夹层管屈曲性能的影响

为研究深海夹层管的屈曲问题,运用有限元软件ABAQUS建立在静水压力作用下夹层管的数值模型,考虑夹芯层与内外管不同的黏结方式,阐明了一系列结构参数对夹层管屈曲压力与特征路径的影响机理。结果表明:随着参数变化,夹层管存在三种不同的特征路径;夹芯层与内外管的黏结方式对夹层管的屈曲性能有着十分明显的影响;增大内外管的厚径比和钢材等级能够提高夹层管的屈曲失稳压力,而改变夹芯层的厚度和刚度不仅能提高夹层管的屈曲压力,甚至还能改变结构的特征路径类型。

夹层管卷筒式安装缠绕和校直阶段力学行为分析

兼具抗压与保温功能的夹层保温管道是深水油气输运潜在的理想解决方案,但卷筒式安装导致的残余应力和塑性变形则是影响其承载能力的重要因素之一。为了分析夹层管卷筒式安装缠绕和校直过程导致的残余应力和塑性变形的变化规律,建立了海洋深水夹层管卷筒式安装的数值模型,并利用室内全尺寸实验结果验证该模型的准确性;利用该有限元模型,分析了深水夹层管卷筒式安装过程中应力—应变变化规律、夹层管截面椭圆度变化情况以及安装校直后夹层管等效塑性应变的累积情况;通过参数分析讨论了夹层管的钢管厚度和层间黏结属性对夹层管卷筒式安装力学行为的影响情况。研究结果表明:①基于所建立的夹层管卷筒式安装数值分析模型求得的夹层管缠绕和校直阶段的塑性应变,与实验结果的误差分别为0.7%和0.5%,证明该模型可以满足计算精度的要求;②在夹层管缠绕和校直过程中,夹层管层间接触属性对于轴向塑性应变和周向塑性应变影响均较小;③夹层管钢管厚度对于夹层管轴向塑性应变的影响较小,但其对外层钢管周向塑性应变的影响却较为明显;④校直过程显著影响夹层管道椭圆度,影响程度随着外层钢管壁厚的增加而增大,同时卷筒式安装过程产生一定程度的塑性应变累积,将影响夹层管的承载能力。结论认为,所建立的数值模型可用于夹层管卷筒式安装力学行为分析,为考虑安装缺陷影响的夹层管承载能力计算提供了技术支持。

玻璃钢空心夹层管道及力学性能分析

为进一步提高玻璃钢管道性能并降低成本,设计了一种新型玻璃钢空心夹层管道结构及其制作工艺。与传统玻璃钢管道相比,在同等环刚度条件下,玻璃钢空心夹层管道具有重量轻、成本低、抗冲击性能好等优势。采用材料力学及复合材料相关理论分析了空心夹层管道的强度和环刚度,采用欧拉公式分析了芯材的稳定性。同时采用ANSYS软件分别建立了管环和胞单元的有限元模型,对空心夹层管道的强度、环刚度以及芯材的稳定性进行了分析。对比理论计算结果和有限元分析结果,两者基本一致,验证了强度、环刚度和稳定性的理论计算方法的可靠性。

GFRP泡沫夹芯管轴压局部屈曲试验分析

为研究玻璃纤维增强塑料(Glass fiber reinforced plastic,GFRP)泡沫夹芯管轴向受压局部屈曲性能,本文开展了以聚氨酯泡沫为芯层的GFRP泡沫夹芯管的轴向受压屈曲试验,并在试验的基础上开展了局部屈曲性能数值模拟分析,得到了这种结构的屈曲破坏现象和相关参数影响规律。研究表明,GFRP泡沫夹芯圆柱壳的局部屈曲有共同屈曲和分层屈曲两种形式;端部局部屈曲、端部剪切破坏和界面剥离是比局部屈曲更低效的破坏形式,需通过构造措施来加以抑制;局部屈曲承载力随芯层密度的增加而线性增加;当芯层密度较高(大于0.05 g/cm3)时,增加芯层密度对提高承载效率的效果对于壁厚较大的试件不如对壁厚较小的试件明显;局部分层屈曲是比局部共同屈曲承载效率更低的破坏形式,可通过提高芯层密度加以抑制,保证内外管壁协调工作;夹芯圆柱壳承载力均随高径比的增加而增加,但承载效率随高径比的增加而持续下降。

新型玻璃钢蜂窝夹层结构模板的试验研究

本文提出以玻璃钢板、纸蜂窝及适当玻璃钢管制成的一种新型建筑模板。新型夹层模板的荷载试验结果表明 :在芯层中加入玻璃纤维管能有效控制夹层结构的剪切变形 ,提高面板材料的利用率。该种新型模板的变形及承载能力均满足施工要求。在试验研究的基础上 。