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考虑初始状态影响的套管—水泥环—地层系统力学分析模型及应用

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考虑初始状态影响的套管—水泥环—地层系统力学分析模型及应用

作者：席传明中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

保持井筒完整性不发生结构性破坏、确保井筒维持正常功能,是安全、优质、高效进行钻井和生产作业的重要保证。套管-水泥环-地层系统的应力状态分析是井筒完整性设计和校核的基础。但是,现有解析模型和大部分有限元模型遵循“先建模后加... 详细信息

保持井筒完整性不发生结构性破坏、确保井筒维持正常功能,是安全、优质、高效进行钻井和生产作业的重要保证。套管-水泥环-地层系统的应力状态分析是井筒完整性设计和校核的基础。但是,现有解析模型和大部分有限元模型遵循“先建模后加载”的思路,尚未考虑系统初始受力状态的影响,仅有少数有限元模型考虑了水泥环初始应力的影响,却忽略了井壁初始变形影响,给出的计算结果和认识不够全面。为了准确分析井筒系统的应力和变形,更好的指导井筒完整性设计和校核,在前人研究的基础上,综合考虑油气井建井过程和水泥环多孔介质特性,探讨了水泥浆候凝结束的初始时刻套管、水泥环和地层对应的初始作用力,将套管-水泥环-地层系统划分为初始受力状态、虚拟的完全卸载状态以及重新加载状态;基于水泥环和地层的多孔介质假设,应用弹性力学厚壁圆筒理论和修正的位移连续条件,建立了考虑初始状态影响和未考虑初始状态影响的系统力学解析模型。通过实例对比分析两种力学模型得出的应力分布,以及两种模型受套管内压、水泥石力学参数、以及地层力学参数的影响规律。系统在对应位置上的应力大小存在较大差异,在一定的内外压条件下,水泥环应力分布规律发生了反转。因此,在求解套管-水泥环-地层系统应力分布时,考虑系统初始受力状态影响是十分必要的。还以水泥环完整性分析为例,探讨了考虑初始状态影响的系统模型在井筒完整性设计和校核中的应用。其中,借助水泥环失效准则定义了无量纲的拉伸失效指数、剪切失效指数和等效应力失效指数,结合实例进行水泥环力学完整性评价分析。实例分析表明,应用本文建立的套管-水泥环-地层系统力学模型,可以给出既定油气井后期作业合理的套管内压变化范围,也可以根据后期作业工程要求对水泥石力学性能参数进行优化。

关键词：井筒完整性应力分析模型多孔介质初始受力状态水泥环失效

正交异性钢桥面板肋-面板焊缝疲劳验算的应力分析模型评估

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正交异性钢桥面板肋-面板焊缝疲劳验算的应力分析模型评估

第27届全国结构工程学术会议

作者：杨雅斌石广玉天津大学力学系

包含数个纵肋和横隔板的简化模型常用作正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝疲劳验算的应力分析模型。这种简化模型的边界条件很难确定,且不能考虑钢箱梁的横截面结构细节对应力分布的的影响,导致简化模型的应力计算结果和真实值存在较大的... 详细信息

包含数个纵肋和横隔板的简化模型常用作正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝疲劳验算的应力分析模型。这种简化模型的边界条件很难确定,且不能考虑钢箱梁的横截面结构细节对应力分布的的影响,导致简化模型的应力计算结果和真实值存在较大的误差。由Paris公式可知,裂纹扩展速率随应力强度因子的增大呈指数级增长,因此准确的肋-面板焊缝应力分析模型对含裂纹的肋-面板焊缝进行断裂力学及疲劳寿命分析尤为重要。本文以天津-塘沽海河大桥为背景,建立了该桥主跨两组吊杆间的钢箱梁标准节段模型和两种常用的简化模型,对比分析了肋-面板焊缝处的计算应力结果。结果表明:对于远离纵腹板处的肋-面板焊缝,通过提高简化模型横隔板高度和约束横隔板底部翼缘的方式可减小与钢箱梁节段模型的误差;对于靠近纵腹板处的肋-面板焊缝,所有简化模型的应力计算结果均低于钢箱梁节段模型的结果,且误差超过23%。纵腹板是钢箱梁必不可少的结构,采用钢箱梁节段模型计算正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝应力对其疲劳验算是十分必要的。

关键词：正交异性钢桥面板肋-面板焊缝应力应力分析模型钢箱梁节段模型局部简化模型纵腹板

来源： cnki会议评论

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含未焊透缺陷压力管道的安全评定

中国质量技术监督 2017年第11期 72-75页

作者：王敏唐萍凌张伟金南辉雷胜军浙江省特种设备检验研究院浙江赛福特特种设备检测有限公司

未焊透是压力管道焊接接头常见缺陷之一，目前我国在用工业管道定期检验规程中对未焊透管道的定级较为保守，为了减少对未焊透缺陷的返修，需要进行科学而适用的压力管道缺陷安全评定，本文针对弯头焊缝位置处含未焊透缺陷的管道，建立... 详细信息

未焊透是压力管道焊接接头常见缺陷之一，目前我国在用工业管道定期检验规程中对未焊透管道的定级较为保守，为了减少对未焊透缺陷的返修，需要进行科学而适用的压力管道缺陷安全评定，本文针对弯头焊缝位置处含未焊透缺陷的管道，建立管系应力分析模型，利用有限元对未焊透部位进行局部应力分析及应力线性化；采用考虑影响因素更为全面的平面缺陷简化评定方法，对管道的安全状况进行了评估，结果表明该管道在评定周期以内可安全运行。

关键词：未焊透缺陷压力管道安全评定应力分析模型局部应力分析应力线性化常见缺陷焊接接头

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烧结应力研究进展

稀有金属材料与工程 2010年第9期39卷 1687-1692页

作者：刘忠军奚正平汤慧萍汪强兵王培东北大学辽宁沈阳110004 西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室陕西西安710016 中核四零四有限公司甘肃兰州732850

就烧结应力的产生、理论值计算等方面进行阐述,并利用能量法、曲率法、力平衡法计算烧结应力的思路,综述烧结应力发展的历史和研究进展。以等粒径颗粒模型的烧结应力研究为基础,建立非等径颗粒烧结应力分析模型,用计算机模拟烧结的真实... 详细信息

就烧结应力的产生、理论值计算等方面进行阐述,并利用能量法、曲率法、力平衡法计算烧结应力的思路,综述烧结应力发展的历史和研究进展。以等粒径颗粒模型的烧结应力研究为基础,建立非等径颗粒烧结应力分析模型,用计算机模拟烧结的真实条件,对非等径颗粒粉末冶金材料或梯度粉末冶金材料的烧结应力进行分析,这是未来该类材料烧结应力研究的主要方向。

关键词：烧结应力研究进展 Stress Progress 粉末冶金材料应力分析模型颗粒模型计算机模拟非等径曲率法平衡法能量法理论值条件梯度思路粒径历史基础

载重轮胎复合结构的非线性有限元模拟和增量分析(二)

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现代橡胶技术 2012年第4期38卷 25-31页

作者：文涛

1．2．5．1应力分析当应用于简化成旋转简体、膜体和壳体的轮胎结构时，大多数应力分析模型是以经典技术或有限元技术为基础的。在过去几年已经报道了用于分析轮胎在不同负荷条件下的应力、应变和变形场的大量以有限元为基础的轮胎模型... 详细信息

1．2．5．1应力分析当应用于简化成旋转简体、膜体和壳体的轮胎结构时，大多数应力分析模型是以经典技术或有限元技术为基础的。在过去几年已经报道了用于分析轮胎在不同负荷条件下的应力、应变和变形场的大量以有限元为基础的轮胎模型。经典分析方法可以求解能彻底理解轮胎性能的多组微分方程，而有限元技术则可模拟实际轮胎轮廓的几何形状和研究轮胎各层具有代表性的材料性能。

关键词：有限元模拟载重轮胎复合结构非线性应力分析模型有限元技术增量轮胎结构

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轴向和转动约束不锈钢柱的耐火性能研究

消防科学与技术 2019年第5期38卷 679-679页

作者：肖科不详

英国研究人员开展了高温下轴向和转动约束不锈钢柱结构耐火性能数值模拟的改进方法研究。建立的有限元模型形成连续耦合的热应力分析模型,包括传热模型、屈曲分析几何材料非线性应力分析。有限元模型对文献报道的试件失效温度和耐火时... 详细信息

英国研究人员开展了高温下轴向和转动约束不锈钢柱结构耐火性能数值模拟的改进方法研究。建立的有限元模型形成连续耦合的热应力分析模型,包括传热模型、屈曲分析几何材料非线性应力分析。有限元模型对文献报道的试件失效温度和耐火时间的平均预测误差为2%~6%,达到了较高的预测精度。

关键词：耐火性能不锈钢柱转动约束轴向应力分析模型有限元模型预测精度材料非线性

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虚拟样机应力场的交互可视化研究与应用

虚拟样机应力场的交互可视化研究与应用

作者：刘丹丹浙江大学

学位级别：硕士

本文从虚拟样机性能分析的角度出发,研究了虚拟样机应力分析模型的信息描述及网格与边界条件的显示,虚拟样机在静态载荷作用下的应力场交互可视化及虚拟样机在动力学仿真过程中的应力场可视化。在此基础上开发了虚拟样机应力场交互可视... 详细信息

本文从虚拟样机性能分析的角度出发,研究了虚拟样机应力分析模型的信息描述及网格与边界条件的显示,虚拟样机在静态载荷作用下的应力场交互可视化及虚拟样机在动力学仿真过程中的应力场可视化。在此基础上开发了虚拟样机应力场交互可视化系统,支持设计者对虚拟样机系统交互施加外力、扭矩、速度等,实时观测由于用户交互操作而引起的虚拟样机系统的应力场变化情况,通过工程实例对虚拟样机应力场交互可视化系统的功能加以验证。第1章简要介绍了虚拟样机技术的定义、研究与应用现状,阐述了虚拟样机应力场交互可视化的关键技术及研究现状,提出了课题的研究背景、意义及主要内容。第2章介绍了虚拟样机应力分析模型的信息描述,建立了基于网格拓扑关系的应力模型数据结构,实现了虚拟样机的网格模型及边界条件的显示。第3章介绍了静态载荷作用下的虚拟样机应力场交互可视化过程,根据虚拟样机常用的装配关系,提出了虚拟样机中集中力与分布力之间的转换方法,实现了商用有限元分析软件与虚拟样机系统之间的数据转换,并对基于时间及交互力控制下的虚拟样机静态应力场进行实时显示。第4章提出了虚拟样机装配信息模型与动力学仿真模型的自动转换方法,通过虚拟样机的运动学、动力学求解实现了约束力的实时传递,并通过实时获取虚拟样机各部件运动方位及应力的实时插值结果实现了虚拟样机在动力学仿真过程中的应力场可视化。第5章开发了虚拟样机应力场的交互可视化系统,简要介绍了系统开发环境、功能模块及实现流程,并给出了工程实例。第6章总结了全文的研究工作,并指出了今后的研究工作。

关键词：虚拟样机交互可视化应力场数据转换动力学分析模型应力分析模型

陶瓷/硬质合金/陶瓷夹层复合片应力分析模型

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农业机械学报 2002年第3期33卷 121-124页

作者：周建强李兆前艾兴莱阳农学院工程系山东省经贸委山东大学机械工程学院

推导了由于热膨胀系数不同 ,在热压烧结陶瓷 /硬质合金夹层复合片内引起的残余应力计算公式 ;分析了夹层复合片产生热裂纹的原因及影响因素 ,所得结论对研制陶瓷

关键词：陶瓷硬质合金陶瓷夹层复合片应力分析模型热膨胀系数陶瓷刀具

复合涂层的应力场三维仿真分析及其可靠性设计

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复合涂层的应力场三维仿真分析及其可靠性设计

作者：邹云武汉理工大学

学位级别：硕士

本文在对涂层／基体系统的国内外研究现状进行综和分析的基础上，根据涂层／基体系统的受力情况和ANSYS软件平台，建立了涂层／基体系统应力分析模型。并基于该模型对复合涂层系统的应力和变形情况进行了三维有限元分析，探讨了涂层厚... 详细信息

本文在对涂层／基体系统的国内外研究现状进行综和分析的基础上，根据涂层／基体系统的受力情况和ANSYS软件平台，建立了涂层／基体系统应力分析模型。并基于该模型对复合涂层系统的应力和变形情况进行了三维有限元分析，探讨了涂层厚度、涂层／基体弹性模量比值对系统应力和变形分布的影响情况。基于工程目的，论文在理论分析的基础上，对复合涂层柱塞杆进行了可靠性设计。取得的主要成果如下：在弯矩条件下，涂层厚度和涂层材料的弹性模量对其应力影响很大。在弯曲中心处，涂层所受的拉应力随弹性模量的增加而增大，剪应力很小。在远离弯曲中心两侧处，剪应力值会达到峰值而拉应力减小，且剪应力最大值随着弹性模量和涂层厚度的增加而增大。涂层结构对其应力的影响也很大，研究表明：双涂层位于涂层与基体结合面上的拉应力和剪应力最大值比单涂层在相同位置要低很多，使双涂层系统在界面上的应力分布情况较单涂层系统有显著的改善。面接触作用下时，涂层的应力分布结果表明：当涂层厚度不变时，当量应力和剪应力是随着涂层弹性模量的增加而增大的，当涂层厚度减薄时，可使最大当量应力落在涂层中部，从而避免了最大当量应力呈现在涂层与基体界面上。因此若采用比金属基体的弹性模量小的材料和薄的涂层能较好地提高涂层的工作可靠性。文中基于的计算结果对金属基／涂层柱塞杆进行了可靠性设计，取得了良好的效果，该设计零件已应用在工程中。

关键词： ANSYS 涂层/基体系统应力分析模型有限元分析