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CFRP加固含凹痕缺陷的t形管节点静力性能研究

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建筑钢结构进展 2020年第4期22卷 68-74页

作者：邵永波史曼瑜西南石油大学机电工程学院成都610500

通过对现有的碳纤维复合材料(CFRP)加固t形管节点试验进行有限元模拟,并得到试验验证之后,将该种建模方法用于CFRP加固含凹痕缺陷的t形管节点研究,考察了CFRP对含凹痕缺陷的t形管节点加固以及修复的有效性。采用ABAQUS软件研究了含凹痕... 详细信息

通过对现有的碳纤维复合材料(CFRP)加固t形管节点试验进行有限元模拟,并得到试验验证之后,将该种建模方法用于CFRP加固含凹痕缺陷的t形管节点研究,考察了CFRP对含凹痕缺陷的t形管节点加固以及修复的有效性。采用ABAQUS软件研究了含凹痕缺陷t形管节点在未经CFRP加固和采用CFRP加固后两种情况下的静力性能差异。研究结果表明:由于凹痕的出现,t形管节点的刚度和极限承载力均会产生下降,且不同尺寸的凹痕对管节点的刚度和承载力的影响不相同,凹痕的范围越大、深度越深,节点的刚度和极限承载力下降越明显。分别采用缠绕5层和10层的CFRP对含凹痕缺陷的t形管节点进行加固时,其极限承载力分别提高了16.3%和26.8%。采用CFRP加固后t形管节点的极限承载力可高于不含凹痕缺陷的未加固管节点的承载力,说明CFRP对于加固含凹痕t形管节点是有效的。

关键词： t形管节点凹痕缺陷碳纤维增强复合材料(CFRP) 极限承载力有限元分析

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t形管节点处双裂纹干涉分析研究

石油机械 2017年第6期45卷 56-62页

作者：程友祥赵毅蒋科张德华戚昱重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司中国石油大学(北京)

为探求t形管节点处撑杆和弦杆上双裂纹之间相互干渉影响的规律与机理,利用节点位移法、单元应力法及ABAQUS数值模拟的方法计算撑杆周向上单个穿透裂纹的应力强度因子,将撑杆壁厚和裂纹长度作为影响因子进行分析计算;对撑杆和弦杆上的2... 详细信息

为探求t形管节点处撑杆和弦杆上双裂纹之间相互干渉影响的规律与机理,利用节点位移法、单元应力法及ABAQUS数值模拟的方法计算撑杆周向上单个穿透裂纹的应力强度因子,将撑杆壁厚和裂纹长度作为影响因子进行分析计算;对撑杆和弦杆上的2条异面周向穿透裂纹的应力强度因子进行了有限元计算;讨论了不同撑杆壁厚、裂纹长度、载荷大小以及2裂纹间距等情况下弦杆裂纹的存在对撑杆裂纹的影响。研究结果表明:单个穿透裂纹的分析中应力强度因子与撑杆壁厚度和裂纹长度成正比关系;异面双裂纹的干涉分析表明弦杆裂纹对撑杆裂纹的扩展起到了抑制作用;由于撑杆裂纹的干涉效应,使弦杆裂纹应力强度因子随撑杆壁厚增加而缓慢增大。研究结果对于保障海洋平台、采油树及其配套设备的安全有重要意义。

关键词： t形管节点双裂纹应力强度因子裂纹干涉

轴力作用下内置加劲环t形管节点抗冲击性能研究

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轴力作用下内置加劲环T形管节点抗冲击性能研究

作者：姜岩烟台大学

学位级别：硕士

管节点凭借自身轻、传力途径明确、经济适用等优点广泛应用于钢结构建筑、道路桥梁和海洋平台。国内外对研究管节点承受静力荷载的力学特性已趋于成熟,而关于动力荷载下的力学特性研究并不完善。地震、爆炸、撞击等偶然荷载对管结构造... 详细信息

管节点凭借自身轻、传力途径明确、经济适用等优点广泛应用于钢结构建筑、道路桥梁和海洋平台。国内外对研究管节点承受静力荷载的力学特性已趋于成熟,而关于动力荷载下的力学特性研究并不完善。地震、爆炸、撞击等偶然荷载对管结构造成的局部损伤和整体破坏时有发生,虽然国内外对管结构抗冲击进行了大量的试验探究,但存在局限性,重要的一点是忽略了管结构遭受冲击荷载前一直承受轴压力作用,这种潜在的轴压力作用与钢管抗冲击特性联系紧密。因此,探究管节点在轴力作用下的抗冲击性能尤为重要。本文针对管节点在轴力作用下遭受冲击荷载的局部抗冲击性能比较差的现状,采用了内置加劲环局部加强的方法,同时结合试验研究和有限元分析,揭示了内置加劲环加强管节点在主管受压下的抗冲击工作机理。主要工作和结论如下:1.轴压力作用下管节点的落锤冲击试验研究。通过对2个普通试件和3个内置加劲环加强试件的抗冲击试验研究,确定不同参数下加强节点和未加强管节点的破坏模式,并计算残余变形;通过分析冲击力、位移、应变等抗冲击性能指标,并将未加强和加强管节点的抗冲击指标比较分析,得到了内置加劲环加强方式的有效性。2.有限元模型的验证。运用ABAQUS软件建立5组t形管节点落锤冲击模型。通过对已有文献结果和本文试验结果的比较,验证有限元模型的可靠性,为后文管节点在轴压力作用下的抗冲击机理分析提供条件。3.管节点抗冲击工作机理研究。采用等面积轴方法,区分了未加强节点和内置加劲环加强节点在冲击过程中的局部凹陷位移和整体弯曲位移,并确定两者的数值大小和破坏次序;最后对5组试验数据中的应变时程曲线求导得到5个管节点的应变率时程曲线,揭示了应变在整个冲击过程中的发展规律。4.参数分析。通过设置不同的钢材屈服强度、冲击能量、轴压比和内置加劲环尺寸等参数,揭示了不同参数对模型的冲击力、位移和局部破坏模态等变化规律的影响。

关键词：轴压力加劲环 t形管节点冲击有限元

火灾非均匀温度场下导管架平台t形管节点极限承载力

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中国海洋平台 2022年第6期37卷 14-19,54页

作者：姜昆林红杨蕾韩畅栾昊臣韩萍萍许昊中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心山东青岛266580 中国石油大学(华东)理学院山东青岛266580

基于热-结构顺序耦合方法,研究t形管节点在不同局部火灾场景下形成的非均匀温度场,并研究高温对极限承载力和失效模态的影响。结果表明:局部火灾在主管中形成的非均匀温度场沿主管轴向和环向上均产生显著的温差。局部火灾对管节点的极... 详细信息

基于热-结构顺序耦合方法,研究t形管节点在不同局部火灾场景下形成的非均匀温度场,并研究高温对极限承载力和失效模态的影响。结果表明:局部火灾在主管中形成的非均匀温度场沿主管轴向和环向上均产生显著的温差。局部火灾对管节点的极限承载力结果表明:若局部火灾中心位置距管节点中心越近,则其对管节点极限承载力的影响越大;当局部火灾中心温度超过600℃时,管节点的极限承载力随温度的升高而明显下降;在不同火灾工况下,管节点均发生主支管相贯区域塑性破坏。

关键词：海洋平台 t形管节点热-结构顺序耦合非均匀温度场极限承载力

轴力作用下冷弯t形方钢管节点受冲击荷载力学性能研究

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轴力作用下冷弯T形方钢管节点受冲击荷载力学性能研究

作者：欧阳翊龙湖南大学

学位级别：硕士

随着社会经济的快速发展,越来越多的钢管结构建筑得到广泛的运用,由于撞击、爆炸、地震等灾害,导致结构严重受损甚至倒塌的事故时有发生,因此钢管结构的抗冲击性能引起众多学者的关注。钢结构建筑在使用过程中,由于结构自重、设计承重... 详细信息

随着社会经济的快速发展,越来越多的钢管结构建筑得到广泛的运用,由于撞击、爆炸、地震等灾害,导致结构严重受损甚至倒塌的事故时有发生,因此钢管结构的抗冲击性能引起众多学者的关注。钢结构建筑在使用过程中,由于结构自重、设计承重等荷载的存在,管结构主管会承受一定轴向力。管节点作为钢管结构的关键部分,它的抗冲击性能对钢管结构的整体抗冲击能力有着非常重要的影响。若管节点受到侧向冲击荷载作用时,节点部位的破坏会造成结构刚度、承载能力、稳定性能的下降,从而造成结构的整体失效甚至倒塌的严重后果,因此,对管节点抗冲击性能进行研究有着重大的工程意义。本文对预加轴力的t形方钢管节点在受侧向冲击荷载作用下的力学性能进行研究,主要工作有以下几点:(1)进行了预加轴力的t形方钢管节点的落锤冲击试验。试验主要控制变量是节点主管轴压比与支主管宽度比。试验获得了试件的破坏模式、位移时程曲线、冲击力时程曲线等数据,并就上述两个变量对节点抗冲击性能的影响做了初步分析。(2)运用ABAQUS软件建立预加轴力的t形管节点落锤冲击模型,并通过对比模型与试验获得的破坏形式、冲击力时程曲线、位移时程曲线等数据,证明有限元模型的结果和试验结果吻合较好,从而验证了有限元模型的合理性与准确性,为后文的机理分析提供基础。(3)通过分析节点的局部与整体变形、能量耗散等抗冲击性能指标,对预加轴力的t形方钢管节点抗冲击机理进行初步分析。对预加轴力的t形方钢管节点的局部加强做了初步的尝试与探讨。

关键词：预加轴力 t形管节点方钢管侧向冲击试验研究有限元分析