均匀外压圆柱壳设计与实验

一个容器从外部受到均匀压力和从内部受到均匀压力,容器的受力状态和破坏形式都不一样。在日常生活和生产活动中,人们遇到的容器受内压现象较多,有些容器受外压,其压力都不太大.在海洋中受外压的容器,众所周知的有潜艇,但是潜艇所受到的外压仍不算大,而且壳体的强度设计是建立在薄壳理论基础上。介于或接近厚壳理论,承受更大外部均匀压力,如10~7Pa乃至10~8Pa的外压容器,在探测海洋的研究中是必不可少的。然     

环肋圆柱壳体在水下冲击波作用下的动力弹塑性屈曲

本文以加肋圆柱壳体为对象建立力学模型，在水下爆炸产生的冲击波作用下，考虑流体与结构的耦合效应，研究加肋圆柱壳体的弹塑性失稳变形量及动力响应特性。数值分析显示出的最终变形形状和压力变化过程与实验资料一致的     

弯矩与外压共同作用下圆管的非线性弹性稳定性

本文在文献[1]的基础上,抛弃了圆管中面环向应变等于零的假定,进一步研究了长圆管在弯矩与外压共同作用下的非线性弹性稳定性。在理论上比 S.Kyriakides 等人的研究深入了一步。通过大量数值计算得到了弯矩-压力临界状态曲线。     

各向均匀外压力作用下环肋圆柱壳的稳定特性

各向均匀外压力作用下的环肋圆柱壳，在总稳定方面会出现异常特性，例如，其稳定性不能正常地随其刚度的增加而增大。本文根据环肋圆柱壳在三种外力状态下（仅受轴向均匀外压，仅受横向均匀外压和各向均匀外压），总稳定性随几何参数变化的规律，从理论上详细说明了异常特性的实质是仅受轴向外压的特性，最后用模型实验结果证明理论分析与研究的正确性。     

海洋管线在轴力和外压联合作用下的涡形缺陷敏感度

本文基于Kármán-Donnell壳体方程,研究了具有涡形几何缺陷的海洋管线在轴力和外压共同作用下的后屈曲问题.文中利用双重尺度摄动法和Fourier展开相结合,导得了管线相应的初始后屈曲系数以及极值载荷与缺陷参数之间的定量关系.通过实例计算得到了一系列曲线图谱,它们描述了一些因素对缺陷敏感度的影响程度.     

套管加强T型管节点在平面外弯矩作用下极限强度分析

对用套管加强的T型管节点在平面外弯矩作用下的极限强度作了参数化分析。同时将相应的套管以及管节点的几何参数对极限强度的影响进行评估,并且和未加强的T型管节点作了比较。在计算结果中可以得出在管节点的弦管和撑管的连接处用合适的套管加强,可以将管节点在平面外弯矩作用下的极限强度提高到3倍多。     

轴压作用下双金属复合管组合作用与承载力分析

为探究轴压作用下双金属复合海底管道的组合作用与承载性能,对双金属复合海底管道进行了试验研究和理论分析。开展了不锈钢衬管材料性能试验,对比了国际主流不锈钢本构关系模型和试验结果。利用ABAQUS建立了精细化的双金属复合管道轴压试验有限元模型,系统研究了关键参数如复合工艺产生的环向复合应力、钢管初始缺陷幅值等对双金属复合管在轴压作用下力学性能的影响规律。通过对比已有轴压双金属复合管道试验结果,验证有限元模型。基于验证的有限元模型,对轴压作用下双金属复合管道的组合作用以及径厚比和材料强度对承载力的影响进行了分析。结果表明双金属复合管道的轴压极限承载力主要取决于基管的截面屈服荷载,并随着管径和材料强度的提高而增大。并依据分析结果对双金属复合海底管道的设计提出建议。     

考虑初始嵌入深度变异性的海底管道整体侧向屈曲分析

海底管道是海洋油气工程的重要组成部分,在高温高压运行状态下易发生整体屈曲,开裂破坏后造成油气泄露。海床土体对管道的侧向抗力是影响其屈曲的关键因素,而管道侧向抗力发挥与初始嵌入深度密切相关。构建了海底管道整体屈曲数值模型,对初始嵌入深度等因素进行不确定性分析,揭示了初始嵌入深度变异性对管道屈曲的影响机制。研究发现：当初始嵌入深度越大、初始缺陷越小时,管道临界屈曲轴力越大,屈曲位移越小;管道嵌入深度变异性的存在会导致管道更易屈曲,并诱发不对称的三阶屈曲或更高阶屈曲;管道嵌入深度在空间上的变异性对屈曲发生概率P（p＜pdet）存在影响,而相关性的改变对管道屈曲影响较小;管道存在屈曲模式转变界限升温,当屈曲升温大于界限升温时,管道发生跳跃型屈曲,反之则发生分岔型屈曲。     

考虑海底管线初始侧向变形的低阶模态水平向整体屈曲分析

温度应力下海底管线的整体屈曲是海底管线设计中的关键问题之一,不埋或半埋的海底管线较易发生水平向整体屈曲。海底管线会因为制造的缺陷或铺设的原因而具有初始变形,即初始侧向变形。研究了初始侧向变形对海底管线整体屈曲的影响,应用小变形理论建立了单拱侧向变形和反对称双拱侧向变形管线发生低阶模态水平向整体屈曲的理论分析方法,结合工程实例分析了初始侧向变形形态、侧向变形幅值以及地基土体强度特性对管线水平向整体屈曲的影响。结果表明,初始侧向变形的存在使管线更易发生整体屈曲;而反对称双拱侧向变形比单拱侧向变形更易引起管线整体屈曲;随初始侧向变形幅值的增加管线发生整体屈曲所需要的温差降低,且整体屈曲变形形态有所改变管土间摩擦系数的增加会提高管线发生整体屈曲的温差,从而提高管线抵抗整体屈曲变形的能力。     

基于多变量分析的环肋圆柱壳结构特性研究

为了从整个可行解空间研究圆柱壳结构特性,采用全因子试验设计获得变量范围内的可行解空间,通过相关理论推导计算得到不同结构形式圆柱壳的强度、稳定性以及振动频率等指标。采用相关性分析、主成分分析以及变量聚类分析方法根据可行解空间的数据对环肋圆柱壳强度、稳定性、振动频率之间以及这些属性与设计变量之间的关系进行研究。采用相关系数矩阵图、主成分分布图以及谱系聚类图将多变量分析的结果可视化。对可视化结果进行分析发现了圆柱壳结构属性之间的矛盾性,变量、属性之间的相似性和关系的复杂性。通过多变量分析得到的相关结论能够作为实际工程设计的参考。     

加强柱形壳体在风型载荷作用下的屈曲特性

本文研究了加强柱形壳体在风型载荷作用下的静力屈曲特性。由于前屈曲薄膜应力状态是非均匀的应力场，因而使问题求解的难度增加。本文应用能量近似法，求解带环肋加筋的柱形壳体的整体稳定性。     

地震与波浪联合作用下海洋平台动力特性分析

主要针对地震与波浪联合作用下空间导管架式海洋平台结构的动力响应特性进行研究。以春晓平台结构为例,利用ANSYS程序进行了动力响应的数值计算,分析中考虑了地震设防烈度、风浪条件及场地土类型等因素对结构响应的影响,并与地震单独作用下的结构响应进行了对比。分析结果表明,抗震设防烈度较低、中等及较大风浪条件下对海洋平台结构进行抗震分析时有必要考虑地震与波浪的联合作用。     

不规则波作用下圆柱墩群上的波浪力

本文用谱分析方法计算了不规则波作用下圆柱墩群上的波浪力,给出了理论的群墩影响系数,文中对二个墩、三个墩,四个墩的情况分别用P-M谱与Bretshneider谱作了计算,并与规则波结果进行了比较,得到了一些有意义的结果.不规则方法得到的群墩影响系数随着墩间距的增加很快地就接近于弧立墩的情况.一般说来,当墩间距与墩径的比值大于4时,就可以不考虑群墩的相互影响.     

平面波与圆柱群的相互作用分析

简要分析了水波与圆柱群的相互作用问题。导入柱间的相位关系,改进了文献[2]中的公式,并且证明在柱间互不连接条件下,解是存在的。数值结果与文献[2]的分析解以及文献[6]的数值解和实验数据有很好的一致性。     

高雷诺数下近壁圆柱绕流数值模拟与分析

近壁圆柱绕流问题在海底悬跨管道的研究中具有重要的意义。在绕流阻力、升力以及海底土壤的耦合作用下,海底管道所发生的移位、悬跨等现象对于海底管道的安全运行构成了很大的威胁。正确预测各种绕流条件下管流之间的作用力是保证油气管道安全的首要任务。海底管道在极端海洋环境条件下的管、流相互作用为高雷诺数绕流问题,处于高雷诺数下的绕流模拟比处于低雷诺数下的绕流模拟要复杂很多,它需要更精细的网格以及合适的湍流模型。此文对处于悬跨状态下的海底管道进行数值研究,给出不同间隙比下海流绕流海底管道的流场结构形态,分析了间隙比对绕流阻力和绕流升力的影响,为进一步研究海底悬跨管道的受力和变形提供载荷边界数据。     

波流联合作用下海底管道侧向运动数值分析

研究旨在提出波流联合作用下海底管道侧向运动数值模拟分析方法。通过建立三维离散刚体模拟海床,梁单元模拟海底管道,设置了两个载荷步模拟管道与土壤接触的过程,解决了实体模型不易收敛的问题。分析了不同管—土法向行为接触刚度、不同管—土切向行为摩擦系数、不同波流参数以及不同单位长度管道水下质量对海底管道侧向运动的影响。研究表明：海底管道的最大等效应力、最大侧向位移、最大接触压力以及最大横向摩擦剪应力对于管—土法向行为接触刚度的变化并不敏感;管道的最大侧向位移随着管—土切向行为摩擦系数增大而减小,呈现出线性变化的关系;当波高一定时,管道的最大侧向位移随着流速的增加而增大,并且波高越小,最大侧向位移随流速增加的速度明显越大;管道最大侧向位移随着单位长度管道水下质量的增加而减小,并且呈现出线性变化的关系。     

壳寡糖对绝经后骨质疏松症模型大鼠骨质量作用的研究

探讨壳寡糖(Chitooligosaccharide COS)对绝经后骨质疏松症模型大鼠骨质量的影响,研究壳寡糖对绝经后骨质疏松症模型大鼠骨组织微观结构的保护作用,为壳寡糖在预防和治疗绝经后骨质疏松症的广泛应用提供理论依据。通过切除3月龄雌性大鼠两侧卵巢建立绝经后骨质疏松症动物模型,并灌服不同剂量的壳寡糖。收集骨组织标本,分别进行骨密度、骨矿元素含量、骨组织生物力学、骨组织形态学、骨组织形态计量学的测定。结果显示:中、低剂量壳寡糖能够显著提高股骨干骺的骨密度,增加Ca,Mg元素在股骨、胫骨中的含量,保护胫骨远端的微观结构,提高骨小梁体积百分比和宽度,显著降低骨小梁的分离度以及平均矿化率;中剂量壳寡糖可显著提高股骨最大载荷和最大弯曲力。说明低分子量的壳寡糖能显著改善绝经后骨质疏松症大鼠的高转换状态。     

波流作用下黄河三角洲多层粉质土孔压累积及液化分析

在波浪和海流作用下,多层粉质土海床可能会发生液化破坏,进而影响工程构筑物的安全.以黄河三角洲为背景,选取垦东地区三种典型粉质土海床,基于Terzaghi固结方程和Biot渗流理论,验证了波流作用下多层土海床累积孔压响应模型,探讨了三种不同典型海床累积孔压与液化特征的差异,以及波流参数对海床动力响应的影响.结果表明,上覆...     

粤东后江湾近岸带风-浪-流联合作用下的泥沙输运

在现场观测资料分析基础上,应用波-流联合输沙模型,对粤东后江岬间海湾近岸带净环流、泥沙输运作用加以模拟分析,结果表明,东北东向风是形成近岸西南向净环流的主要驱动力,波浪控制了海底泥沙再悬浮和底质推移输运的过程,从而形成海湾海底地形以东北部侵蚀为主、西南部以淤积为主的发展趋势.