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带有凹坑损伤的圆管构件轴向承载力研究

中国造船 2005年第B11期46卷 15-20页

作者：邵炎林何炎平上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030

利用有限元法对海洋石油工业中典型圆管构件在侧向载荷作用下的凹坑损伤进行了模拟，并对带有凹坑损伤的圆管在轴向压力作用下的极限承载力进行了研究。通过有限元计算结果与试验结果的比较，得到一些有意义的结果。本文还对凹坑区域的... 详细信息

利用有限元法对海洋石油工业中典型圆管构件在侧向载荷作用下的凹坑损伤进行了模拟，并对带有凹坑损伤的圆管在轴向压力作用下的极限承载力进行了研究。通过有限元计算结果与试验结果的比较，得到一些有意义的结果。本文还对凹坑区域的残余应力对极限承载力的影响进行了研究，并对凹坑区域的理想化进行了探讨，为海洋结构物的设计和安全评估提供了科学依据。

关键词：圆管构件有限元凹坑损伤非线性分析极限栽荷

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局部随机点蚀损伤圆管构件的极限强度研究

局部随机点蚀损伤圆管构件的极限强度研究

作者：郭海超江苏科技大学

学位级别：硕士

圆管构件凭借其独特的优点广泛应用于油气采集运输工程、海洋基础设施和各类海洋平台等钢结构中。其长期处于恶劣的腐蚀性环境,并遭受波、浪、潮等往复载荷的作用,加速了腐蚀损伤的发展进程。腐蚀损伤会导致钢材力学性能退化,削弱结构... 详细信息

圆管构件凭借其独特的优点广泛应用于油气采集运输工程、海洋基础设施和各类海洋平台等钢结构中。其长期处于恶劣的腐蚀性环境,并遭受波、浪、潮等往复载荷的作用,加速了腐蚀损伤的发展进程。腐蚀损伤会导致钢材力学性能退化,削弱结构的强度,导致结构发生破坏。点蚀作为一种常见的腐蚀损伤,会在局部区域迅速发展,且有腐蚀产物遮蔽使其难以被发现,故其危害受到广泛关注。准确评估点蚀损伤构件的极限强度,是确定进一步采用合适的处理措施维护在役结构的依据。本文采用试验和数值模拟结合的方法,研究局部随机点蚀的腐蚀区分布位置、长度和宽度以及形状对圆管构件轴压极限强度的影响,阐明局部随机点蚀影响轴压圆管构件极限强度和破坏模式的机理。主要工作如下:(1)设计了局部随机点蚀损伤圆管构件轴压试验,研究点蚀坑深度、腐蚀体积、腐蚀区域分布位置和形状对圆管构件极限强度和破坏模式的影响。(2)构建了局部随机分布点蚀损伤圆管的有限元模型,开展了有限元分析研究,并将模拟结果与试验结果对比,验证了有限元模拟方法的计算精度。(3)研究了单元类型、网格尺寸、初始变形峰值、点蚀坑形状以及材料本构模型对极限强度的影响。结果表明:实体单元模型的计算结果普遍小于壳单元;初始变形峰值越大,构件极限强度越低;当材料腐蚀体积和径深比接近,且点蚀分布模式相同时,就圆管柱的极限强度而言,圆柱形最低,圆锥形次之,球冠形最高;带切线模量的弹塑性本构模型与真实的拉伸试验材性的计算结果最为接近。(4)以局部腐蚀圆管短柱为研究对象,研究了局部腐蚀区的位置、长度和宽度以及形状对极限强度的影响。结果表明,在相同腐蚀体积下,随机点蚀沿构件纵向和周向分布时,其位置的变化对极限强度没有显著影响,但是腐蚀区的形状对轴压极限强度有显著的影响,相比于长窄式腐蚀区,短宽式腐蚀区会导致更严重的极限强度退化。(5)以局部腐蚀圆管长柱为研究对象,研究了局部腐蚀区的位置、长度和宽度以及形状对极限强度的影响。结构表明,在相同腐蚀体积下,随机点蚀沿构件纵向和周向分布的位置变化对极限强度也没有显著影响;点蚀深度较小时,腐蚀区长度和宽度的变化对极限强度的影响可以忽略;只有当蚀坑深度较大时,短宽式腐蚀区才会引起较为严重的极限强度退化,且随着腐蚀区逐渐向长窄式转变,极限强度的下降趋势逐渐减弱。

关键词：圆管构件随机分布点蚀局部点蚀极限强度破坏模式

随机分布点蚀损伤下平台圆管构件的极限承载力研究

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随机分布点蚀损伤下平台圆管构件的极限承载力研究

作者：孙洁江苏科技大学

学位级别：硕士

圆管作为导管架平台的主要结构形式,在恶劣的海洋环境下,不断受到风、浪、流和冰载荷的长期作用,导致侵蚀和破坏。而不尽合理的设计准则、损伤构件的未能及时修理、杆件的腐蚀、海床淘蚀的影响以及海生物的增长等原因均可增加海上钢结... 详细信息

圆管作为导管架平台的主要结构形式,在恶劣的海洋环境下,不断受到风、浪、流和冰载荷的长期作用,导致侵蚀和破坏。而不尽合理的设计准则、损伤构件的未能及时修理、杆件的腐蚀、海床淘蚀的影响以及海生物的增长等原因均可增加海上钢结构所受载荷,减小它的承载能力,最终导致整体坍塌。国内不少老龄平台的许多构件已不同程度地出现腐蚀和疲劳裂纹,结构老化严重,有些平台已经达到或超过它们原来的设计寿命,正步入其服役后期。对这些老龄平台来说,继续服役的最大问题就是安全性问题。而腐蚀很大程度上影响了老龄化平台的极限承载能力,使平台失效。本文主要研究轴压载荷下,随机分布点蚀形态下的圆管构件极限承载力的变化规律。具体研究工作如下:1.阐述了腐蚀损伤构件极限承载力的研究现状,介绍了随机有限元的基本理论。总结了现有的随机分布点蚀模型的建模方式和规律,用ANSYS语言APDL系统建立点蚀损伤圆管模型,实现点蚀分布的随机性。2.在随机分布点蚀形态下,分析点蚀参数(包括点蚀分散度、壁厚损伤度)变化时,点蚀分布对构件极限承载力的影响规律。保持腐蚀体积一致,对比不同腐蚀形式对构件承载力的削弱程度。分析局部点蚀的不同分布位置和范围对构件极限承载力的影响,并对影响最大的分布方式进行相应的解析。3.建立随机分布点蚀的简化模型,从方形点蚀与圆柱形点蚀的等代性和简化模型与非简化模型的等代性两个方面验证简化模型的正确性。对简化模型的点蚀分布形态进行研究。分析当点蚀参数(包括壁厚损伤度、点蚀密度DOP)变化时,点蚀分布对构件极限承载力的影响规律。并在随机分布点蚀形态下,探讨圆管构件极限承载力随点蚀参数(包括壁厚损伤度、点蚀密度DOP)变化的规律。

关键词：圆管构件随机分布点蚀极限承载力壁厚损伤度 DOP

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复合材料圆管构件的等效模型研究

工程力学 2000年第3期17卷 127-132页

作者：姜鲁珍文献民马兴瑞王本利河北建筑科技学院邯郸0560382 中国空间技术研究院北京100083 哈尔滨工业大学哈尔滨150001

本文针对任意壁厚的复合材料圆管构件的等效弹性模量和剪切模量提出了高阶理论计算方法，它考虑了构件的横向剪切效应以及层合材料的三维本相关系，并且对三种缠绕方式的等效模量进行了预测，预测结果与经典层合报理论和实验的预测结果... 详细信息

本文针对任意壁厚的复合材料圆管构件的等效弹性模量和剪切模量提出了高阶理论计算方法，它考虑了构件的横向剪切效应以及层合材料的三维本相关系，并且对三种缠绕方式的等效模量进行了预测，预测结果与经典层合报理论和实验的预测结果吻合较好，该方法可用于复合材料杆件结构的设计中。

关键词：复合材料薄壁梁等效模型圆管构件飞行器

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海洋结构物中典型圆管构件的碰撞损伤研究

中国海洋平台 2006年第1期21卷 35-40页

作者：邵炎林何炎平上海交通大学上海200030

以两种极为常见的碰撞模式:船舶-平台模式和立管-立管模式为对象,采用准静力的方法,分析了海洋石油开采设施中的典型圆管构件在侧向碰撞挤压作用下的结构行为。通过与实验结果的比较,对船舶-平台模式下的有限元分析结果进行了验证。研... 详细信息

以两种极为常见的碰撞模式:船舶-平台模式和立管-立管模式为对象,采用准静力的方法,分析了海洋石油开采设施中的典型圆管构件在侧向碰撞挤压作用下的结构行为。通过与实验结果的比较,对船舶-平台模式下的有限元分析结果进行了验证。研究了在不同边界条件和初始轴向压力水平下,圆管构件的凹坑损伤形成过程和侧向承载力。结果表明边界条件和初始轴向压力对损伤形成以及侧向承载力的影响显著,初始轴向拉力的影响则较小。将有限元分析的结果与API推荐作法中碰撞损伤评估公式进行了比较,得到了一些有意义的结果。

关键词：圆管构件凹坑损伤碰撞有限元非线性分析

基于Zencrack的岸边集装箱起重机圆管构件疲劳裂纹扩展分析

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计算机辅助工程 2008年第1期17卷 16-20页

作者：张卫国宓为建刘海洋上海海事大学物流工程学院上海200135

由于二维裂纹扩展模式不能非常全面地反映岸边集装箱起重机结构件的疲劳裂纹扩展行为,以岸边集装箱起重机圆管构件为研究对象,利用Zencrack三维裂纹分析软件,详细分析未穿透裂纹与穿透裂纹的裂纹扩展关系,以及初始裂纹大小和载荷幅值对... 详细信息

由于二维裂纹扩展模式不能非常全面地反映岸边集装箱起重机结构件的疲劳裂纹扩展行为,以岸边集装箱起重机圆管构件为研究对象,利用Zencrack三维裂纹分析软件,详细分析未穿透裂纹与穿透裂纹的裂纹扩展关系,以及初始裂纹大小和载荷幅值对未穿透裂纹的疲劳裂纹扩展寿命的影响.对岸边集装箱起重机结构的抗疲劳设计及裂纹管理具有一定的参考价值.

关键词：岸边集装箱起重机圆管构件穿透裂纹未穿透裂纹疲劳裂纹扩展 Zencrack

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抓斗卸船机圆管构件疲劳寿命分析

科技信息 2012年第1期 255-256页

作者：唐伟上海海事大学物流工程学院中国上海201306

港口起重机以圆管为主要构件形式的拉压杆件,在圆管连接上一直存在问题。本文以某一抓斗卸船机圆管构件接头为模型,分析了焊缝产生的原因,并应用有限元分析软件ANSYS建立了抓斗卸船机圆管构件接头的有限元模型,分析了它的受力及疲劳状... 详细信息

港口起重机以圆管为主要构件形式的拉压杆件,在圆管连接上一直存在问题。本文以某一抓斗卸船机圆管构件接头为模型,分析了焊缝产生的原因,并应用有限元分析软件ANSYS建立了抓斗卸船机圆管构件接头的有限元模型,分析了它的受力及疲劳状况。最后提出的改进方案,降低了应力集中,可以避免出现开裂。

关键词：抓斗卸船机圆管构件名义应力疲劳寿命

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复合材料圆管构件等效模量的计算方法

复合材料学报 1999年第2期16卷 135-139页

作者：文献民王本利马兴瑞哈尔滨工业大学

针对任意壁厚的复合材料圆管构件的等效弹性模量和剪切模量提出了高阶理论计算方法，它考虑了构件的横向剪切效应以及层合材料的三维本构关系，并在相同壁厚条件下对三种缠绕方式（［０°／（±θ）ｎ］Ｓ，［（±θ）ｎ］Ｓ和［９０°... 详细信息

针对任意壁厚的复合材料圆管构件的等效弹性模量和剪切模量提出了高阶理论计算方法，它考虑了构件的横向剪切效应以及层合材料的三维本构关系，并在相同壁厚条件下对三种缠绕方式（［０°／（±θ）ｎ］Ｓ，［（±θ）ｎ］Ｓ和［９０°／（±θ）ｎ］Ｓ）的等效模量进行了预测，并且与经典层合板理论的预测结果进行了比较，该方法可用于复合材料杆件结构的设计中。

关键词：复合材料圆管构件薄壁梁等效模量计算

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带有凹坑损伤的圆管构件轴向承载力研究

带有凹坑损伤的圆管构件轴向承载力研究