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导管架海洋平台波浪地震荷载分析及研究

内蒙古石油化工 2007年第5期33卷 321-321,299页

作者：郑雪坤陈义厚王松长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室长江大学机械工程学院长江大学地球物理与石油资源学院湖北荆州434023

本文着重研究导管架海洋平台的主要种类和结构,选取不同的波浪理论来计算结构的波浪力。为此,本文提出了导管架平台结构分析模型化的概念,运用反应谱方法和反应谱组合方法,以大型通用有限元软件AN SYS为依托,开发波浪载荷计算模块、桩... 详细信息

本文着重研究导管架海洋平台的主要种类和结构,选取不同的波浪理论来计算结构的波浪力。为此,本文提出了导管架平台结构分析模型化的概念,运用反应谱方法和反应谱组合方法,以大型通用有限元软件AN SYS为依托,开发波浪载荷计算模块、桩土分析模块、结构一桩一土相互作用分析的程序模块,并进行集成,从而为应用AN SYS软件进行导管架平台结构分析带来方便。计算实例BZ28-1导管架平台,并对波浪地震理论作了简单研究。

关键词：导管架海洋平台钻井平台波浪载荷地震谱分析可靠性评估

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螺栓连接变电构架柱地震反应分析

螺栓连接变电构架柱地震反应分析

第17届全国结构工程学术会议

作者：朱爱珠朱宏平华中科技大学土木工程与力学学院

运用 ANSYS 软件建立了柱头为新型螺栓连接和传统焊接连接的构架柱模型,并用子空间迭代法对各构架柱进行了模态分析,得到了构架柱的振动频率和振型特征以及两种构架柱基本动力特性的差别;同时,通过比较分析两种构架柱在特定地震反应谱... 详细信息

运用 ANSYS 软件建立了柱头为新型螺栓连接和传统焊接连接的构架柱模型,并用子空间迭代法对各构架柱进行了模态分析,得到了构架柱的振动频率和振型特征以及两种构架柱基本动力特性的差别;同时,通过比较分析两种构架柱在特定地震反应谱下的位移响应,进一步研究了螺栓构架柱与焊接柱动力特性的区别。分析结果为螺栓构架柱的抗震设计提供了重要的参考依据。

关键词：构架柱螺栓连接动力特性模态分析地震谱分析

来源： cnki会议评论

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安全壳再循环地坑滤网应力分析

力学季刊 2007年第1期28卷 165-169页

作者：钱浩邓晶晶徐定耿谢永诚上海核工程研究设计院工程设备室上海200233

安全壳再循环地坑滤网是核电厂安全系统的重要设备,再循环工况下它的工作状况直接影响到安全注射系统(应急堆芯冷却系统)、安全壳喷淋系统的正常运行。本文对滤网结构进行在自重和接管载荷下的静态分析、模态分析和地震谱分析。并对结... 详细信息

安全壳再循环地坑滤网是核电厂安全系统的重要设备,再循环工况下它的工作状况直接影响到安全注射系统(应急堆芯冷却系统)、安全壳喷淋系统的正常运行。本文对滤网结构进行在自重和接管载荷下的静态分析、模态分析和地震谱分析。并对结构各使用限制条件下的应力进行组合和评定。结果显示,滤网结构满足ASMEⅢ的规范要求。文章也阐述了结构各方面参数对结构抗震性能的影响。

关键词：核电站再循环地坑滤网地震谱分析

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钢筋混凝土框架剪力墙结构优化设计研究

钢筋混凝土框架剪力墙结构优化设计研究

作者：李晓强河北工程大学

学位级别：硕士

结构优化设计是近年来国内外工程界和学术界共同关注的课题，它集数学、力学和计算机技术为一体，促使结构设计向着更加经济、安全、合理的方向发展。在当今的建筑工程中，框架-剪力墙结构因其造价低、受力性能合理、易于标准化施工等... 详细信息

结构优化设计是近年来国内外工程界和学术界共同关注的课题，它集数学、力学和计算机技术为一体，促使结构设计向着更加经济、安全、合理的方向发展。在当今的建筑工程中，框架-剪力墙结构因其造价低、受力性能合理、易于标准化施工等优点而被广泛采用，因此对框架-剪力墙结构进行优化十分必要。这一问题已经引起众多结构设计人员的关注。本文以邯郸市某九层钢筋混凝土框-剪结构住宅楼为例，综合考虑恒荷载、活荷载以及地震作用等实际工程概况，应用PKPM结构设计软件对结构进行传统的结构设计，提取SATWE计算结果中的相关参数，如：轴压比、周期比、位移比、剪重比、刚重比、刚度比、层间位移等，对比现行的设计规范，验证各项参数的合理性。在设计好的既有结构基础上，利用有限元设计软件ANSYS进行数值模拟，以梁、柱构件截面尺寸及剪力墙的厚度为设计变量，以结构的承载能力、层间位移角等为约束条件，考虑双向地震作用的条件下，以整体耗用建筑材料费用最少为目标进行优化。通过静力分析、地震反应谱分析和优化分析，得到优化后的结构钢筋总量减少了6.68%,混凝土总量减少了7.26%。重新应用优化后的结构尺寸建立PKPM设计模型，比较分析可知各项参数均满足设计要求，同时体现了该优化方案的经济性。本文根据工程实例建立的钢筋混凝土框架剪力墙结构数值分析模型完全符合相关结构设计规范的要求，对该模型分析和优化的方法能应用于结构设计中，并对钢筋混凝土结构以及其他相关结构的优化设计提供一定的参考。

关键词：框架-剪力墙结构优化设计静力分析地震谱分析优化分析

隧道竖井凿井机分析与研究 ——井架的结构特性分析

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隧道竖井凿井机分析与研究 ——井架的结构特性分析

作者：窦亚军石家庄铁道大学

学位级别：硕士

随着国家大力发展高等级铁路公路交通，工程施工的机械化水平越来越高，配套设备的需求也越来越迫切。在竖井施工中，隧道竖井凿井机是快速安全施工的必不可少的设备。本文主要对其中的井架部分进行了研究。研究内容共分为五部分。第一... 详细信息

随着国家大力发展高等级铁路公路交通，工程施工的机械化水平越来越高，配套设备的需求也越来越迫切。在竖井施工中，隧道竖井凿井机是快速安全施工的必不可少的设备。本文主要对其中的井架部分进行了研究。研究内容共分为五部分。第一，通过查阅资料确定隧道竖井凿井机的工艺流程和施工方法，结合施工过程建立相应的四种主要工况。根据现有规范中的信息，运用三维软件建立适用于本次论文参数的井架整体模型。分析对比各种适合用于建立桁架结构的型材，选择抗弯能力最强的型材。第二，简化井架模型，导入分析软件进行静力学分析，分别对正常工作情况下的四种工况进行分析，得出相应的形变和等效应力分布，井架的设计满足静强度的要求。第三，根据线性屈曲理论借助分析软件对井架进行稳定性分析，通过施加不同的竖向载荷，可以得出井架的临界载荷和安全因子。由于在实际工程中，井架会受到水平方向的载荷，因此，加入初始缺陷对井架进行非线性屈曲分析，分析结果表明井架的工作载荷没有超过临界载荷。第四，以振动理论为基础，对井架进行6阶模态分析，经分析得出，弯曲和扭转是主要变形形式，弯曲和扭转加剧了主要受力构件在工作中的不稳定性，天轮平台容易出现在水平方向的左右摆动。第五，由于本次论文涉及的井架用于地震多发地带，所以加入特殊工况地震谱分析，经过软件分析，在烈度为8度地震时，杆件变形和等效应力均大于静力分析的结果，需要采取相应的防护措施。

关键词：井架静力学分析稳定性分析模态分析地震谱分析

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近海桶基平台结构静动力行为研究

近海桶基平台结构静动力行为研究

作者：张杰峰大连理工大学

学位级别：硕士

海洋平台依据结构基础的创新模式,将导管架平台结构桩基发展到负压桶基形式,创造了新型采油平台——桶形基础平台。这种平台结构,以经济性高、安装移动方便、可重复利用等独特的优势,在近海油田开发中具有广阔的应用前景。由于新型桶基... 详细信息

海洋平台依据结构基础的创新模式,将导管架平台结构桩基发展到负压桶基形式,创造了新型采油平台——桶形基础平台。这种平台结构,以经济性高、安装移动方便、可重复利用等独特的优势,在近海油田开发中具有广阔的应用前景。由于新型桶基平台在工程领域建设时间短,桶基受力复杂,相关的施工技术和设计成果相对较少,仍然存在很多问题。本文以某油田一新型桶基平台为研究对象,利用有限元ANSYS软件,考虑桶基—土相互作用,研究多种情况下桶基平台结构的静力和动力行为特点,给出设计建议。研究的主要内容和取得的分析成果如下： (1)采用p-y曲线法模拟桶基与土的相互作用,考虑固定荷载、活荷载、极端风荷载、极端冰及极端波流条件,对桶基平台结构进行了8种工况的非线性静力计算,分析大型桶基对平台整体结构的受力影响因素,并与m法计算结果对比。研究显示,m法在桶基与土的模拟过程中趋于保守,p-y曲线法能够真实地模拟桩变位与土反力的相互作用关系,更加适合桶基与土体的静力非线性特点。 (2)利用ANSYS有限元软件进行波流荷载瞬态动力分析,确定平台结构在波流载荷下位移和应力变化特点,研究地基土类别和甲板荷载对结构的影响规律。结果显示,在波流瞬态作用下,桶基平台结构随着土体水平抗力的增大,立柱位移减小,应力不变;甲板重量增加,结构固有频率减小,竖向位移增大,立柱顶部位移减小。结果表明,大直径桶基结构在近海地质条件下适应性强,对波浪力有很好的抵抗作用。 (3)应用谱分析方法计算桶基平台结构的地震动力响应,分析对结构产生较大影响的振型和频率,研究立柱尺度、地基土类别、场地类型和甲板荷载对桶基平台结构的位移和应力影响,获得地震作用对结构响应的影响规律。结果表明,第1阶、第4阶、第6阶和第9阶振型对平台结构的影响较大。平台结构位移和应力随立柱高度和甲板荷载的增加而增大,直至结构失稳;平台结构在各类地基土作用下的动力响应变化幅度为10.1%,表现出很强的适应性。场地类型对平台结构在地震作用下的动力响应表现出明显的规律性：在深硬冲积物中,结构的应力和位移值最大,在浅硬冲积物中次之,在岩石中最小;在深硬冲积物中,桶基基底发生滑动的临界频率最小,在浅硬冲积物中次之,在岩石中最大。

关键词：桶基平台,ANSYS程序 p-y曲线法瞬态动力分析地震谱分析

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石油钻机井架动态响应研究

石油钻机井架动态响应研究

作者：李万昊河北工业大学

学位级别：硕士

石油钻机井架是钻机井架系统中重要的组成部分,在钻井作业过程中,井架是悬挂游车、大钩、天车、工作梯等设备的安装部位,是整个系统中结构制造最难、设计要求最高的部分,同时钻机井架结构的工作环境相对于一般钢架结构复杂恶劣。井架结... 详细信息

石油钻机井架是钻机井架系统中重要的组成部分,在钻井作业过程中,井架是悬挂游车、大钩、天车、工作梯等设备的安装部位,是整个系统中结构制造最难、设计要求最高的部分,同时钻机井架结构的工作环境相对于一般钢架结构复杂恶劣。井架结构所承受的载荷只有自身重量为静载荷,其它载荷都是动载荷,而某公司通常采用经验和等效静力相结合的方法来设计井架结构,其仅能满足井架结构设计的基本要求,但往往导致结构重量增大,设计成本增加等。所以开展钻机井架动态响应研究对井架结构设计更准确和安全评估更合理具有重大意义。本文针对该公司石油钻机井架产品,利用ANSYS软件进行了动态响应研究,主要取得了下列研究成果:(1)对钻机井架结构承受的载荷工况进行了分析。通过现场考察及查阅文献确定了该钻机井架系统进行有限元计算时的实际载荷工况,并且将载荷工况系统化,为该系统进行静力分析、动态分析及结构优化等有限元分析奠定了基础。(2)对钻机井架结构的模态及谐响应进行了分析。模态分析主要得到井架系统的固有频率和主振型,谐响应通过进行频率范围分析,得到钻机井架系统在固有频率附近简谐载荷作用下的响应。结果表明:钻机井架结构的2阶固有频率易发生共振,但可调节钻机转速来避免;模态与谐响应的分析结果与钻机井架系统实际工作情况一致,说明分析是正确的,为钻机井架系统选取配套钻机、故障诊断、预报、改进和动力特性优化等提供了参考依据。(3)对钻机井架结构的瞬态响应进行了分析。在模态分析的基础上选择有限元参数、施加边界条件,分别研究了钻机井架结构在冲击钩载情况下和冲击钩载与风载荷耦合情况下的瞬态响应分析。结果表明:钻机井架结构设计满足美国APIF标准要求;有风载荷的情况下,钻机井架整体结构振动更剧烈,而是否有风载荷,钻机井架结构在y方向始终是承受压力,而在z方向始终承受拉力。运用实际动载荷对钻机井架系统进行瞬态分析为钻机井架结构设计以及安全评估提供了参考依据。(4)对钻机井架结构的地震谱响应进行了分析。在模态分析的基础上对钻机井架结构系统进行了地震谱响应分析。结果表明:钻机井架结构在地震激励作用下谱响应值变化合理,符合美国APIF标准要求,为石油钻机井架系统的抗震理论研究和工程设计提供了参考依据。

关键词：载荷工况模态分析谐响应分析瞬态分析地震谱分析

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ITER杜瓦结构分析与研究

ITER杜瓦结构分析与研究

作者：庄园合肥工业大学

学位级别：硕士

ITER全称International Thermonuclear Experimental Reactor，国际热核聚变实验反应堆，ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。地点设在法国的南部小城卡达拉舍。热核反应堆是利用氢同位素氘和氚的... 详细信息

ITER全称International Thermonuclear Experimental Reactor，国际热核聚变实验反应堆，ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。地点设在法国的南部小城卡达拉舍。热核反应堆是利用氢同位素氘和氚的原子核实现核聚变的反应堆。与当前核电站利用核裂变能进行发电相比较，用受控热核聚变的能量来发电具有能量释放大、实验资源丰富、成本低、安全可靠等优点。杜瓦是ITER的最外层部件，是一种大型真空压力容器，为整个聚变实验堆的运行提供真空环境和安全屏障，其质量的优劣将直接影响着将来装置能否正常运行。本课题的意义在于通过对聚变实验堆外真空杜瓦的设计研究，以国际合作为契机，消化吸收ITER外真空杜瓦现有的设计方法。掌握CATIA、ANSYS等设计分析软件的使用以及先进的设计方法和设计理念，评定杜瓦结构在各种复杂工况下的应力强度，为将来设计和研制自己的聚变实验堆建立基础，加强国内相应聚变技术的研究和创新。本文首先根据ITER现有杜瓦模型，进行仔细评估，忽略掉一些对力学特性影响较小的结构，利用三维软件CATIA建立简化的杜瓦模型。其次根据杜瓦结构的实际运行特点，采用有限元分析软件ANSYS，对杜瓦结构进行各种工况下的静力分析，获得杜瓦结构的位移及应力分布云图。然后从动力学角度，对杜瓦结构进行模态分析，获得杜瓦结构的固有频率、振型及在此基础上进行地震谱分析，获得杜瓦结构的地震响应。最后对杜瓦结构进行地震时间历程分析，获得杜瓦结构的地震响应及结构某点位移、速度、加速度曲线。

关键词： ITER杜瓦结构静力分析地震谱分析时间历程分析

ITER极向场磁体（PF4）馈线系统的抗震分析与研究

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ITER极向场磁体（PF4）馈线系统的抗震分析与研究

作者：陈魏安徽农业大学

学位级别：硕士

ITER是国际热核聚变实验堆的简称,这是一个正在实施的国际合作项目,其目的是为了解决全球能源紧缺问题。ITER装置在使用期间,不但要受到像热应力、压力等的静载荷作用,同时还要受到地震随机载荷的威胁。ITER要求,馈线系统的设计必须考... 详细信息

ITER是国际热核聚变实验堆的简称,这是一个正在实施的国际合作项目,其目的是为了解决全球能源紧缺问题。ITER装置在使用期间,不但要受到像热应力、压力等的静载荷作用,同时还要受到地震随机载荷的威胁。ITER要求,馈线系统的设计必须考虑地震载荷的影响。因为地震动产生的振动将会影响到馈线系统中的结构部件,从而使结构失去静止状态时的相对位置精度,最终导致过载。其后果,轻者会对馈线系统的工作性能产生影响,重者则会破坏馈线系统。因此,在馈线系统的结构设计中,地震安全性分析是必不可少的一个环节。目前静力法、反应谱法和时程分析法是地震反应分析中主要的方法。静力法把结构当成刚体不考虑其动力特性,其分析的准确性具有局限性;反应谱法以其成熟的理论,简单的计算,丰富的使用经验,是被推荐使用的方法;时程分析法是三种方法中较为准确的一种,但是考虑到时间和计算机条件,一般用于特别重要设备。因此,本文采用现在抗震设计中广泛使用的反应谱法对ITER PF4馈线系统在地震载荷下的安全性进行分析。本文依据ITER设计文集《Global Tokamak Seismic Analysis Report 33W3P4 v2》选取场地输入设计加速度反应谱,以ITER PF4馈线系统为算例,应用有限元软件ANSYS建立结构三维有限元模型,分别进行了重力和三个方向(水平和垂直方向)的谱分析,根据相关标准对结构进行安全评定。同时设计合肥地震谱作为对比分析。选择EL CENTRO波,求得其加速度谱曲线,以其为输入条件,对抗震静力法、反应谱法,时程法进行对比分析。结构基频较高时,其近似于刚体,使用静力法分析误差不大;在结构基频较低时,结构的动力学特性对结果影响显著,静力法误差很大,已经不能使用,一般采用反应谱法。

关键词： ITER 结构抗震地震谱分析安全评定