钻杆疲劳断裂寿命分析

在Instron电液伺服机上对钻杆钢进行实验及数据处理的基础上,本文从理论上进一步分析了钻杆的断裂寿命,特别是最大挠度位置正处于钻杆薄弱部位(裂纹处)时,最易导致失效.本文一方面抽象了两种裂纹模型及相应的应力强度因子,另一方面借用材料力学和断裂力学导出了弯矩计算式及钻杆疲劳断裂的寿命表达式.对45MnMoB钢所制的φ50钻杆的寿命进行了估算,其结果是令人满意的.     

Multiaxial Fatigue Analysis on Reeled Deepwater Steel Catenary Risers with Girth Weld Defects

In the present study, we simulated the reel-lay installation process of deepwater steel catenary risers（SCRs） using the finite element method and proposed multiaxial fatigue analysis for reeled SCRs. The reel-lay method is one of the most efficient and economical pipeline installation methods. However, material properties of reeled risers may change, especially in the weld zone, which can affect the fatigue performance. Applying finite element analysis（FEA）, we simulated an installation load history through the reel, aligner, and straightener and analyzed the property variations. The impact of weld defects during the installation process, lack of penetration and lack of fusion, was also discussed. Based on the FEA results, we used the Brown-Miller criterion combined with the critical plane approach to predict the fatigue life of reeled and non-reeled models. The results indicated that a weld defect has a significant influence on the material properties of a riser, and the reel-lay method can significantly reduce the fatigue life of SCRs. The analysis conclusion can help designers understand the mechanical performance of welds during reel-lay installation.     

穿越管道的疲劳失稳风险评估方法的研究

本文提出了一种穿越管道的疲劳失稳风险评估方法，经过实例计算证实该方法的实用性和可靠性。     

边坡岩体浅层破坏的热应力效应研究

温度变化是影响边坡岩体风化并导致浅层破坏的一个重要因素。边坡岩体内的温度变化比较复杂, 且随地面温度的变化呈周期性的变化。温度的变化导致热应力的生成, 温度变化的周期性致使热应力具有交变性。在这种交变应力作用下, 边坡浅部岩体的破坏表现出疲劳特征。本文分析了边坡岩体中的温度场和热应力的分布特征以及边坡岩体疲劳破坏的机理及判据。     

循环荷载下含软弱夹层岩体声学特性试验研究

利用振动试验台系统研究循环荷载作用下含软弱夹层岩体的疲劳损伤特性,结合超声波检测仪和动态信号测试分析系统,对疲劳损伤过程中缺陷岩体声学参数进行实时的监测和细致的研究。结果表明:整个疲劳周期内,不同损伤阶段超声波波速变化最为敏感,呈倒S型衰减规律;波形在损伤过程中从近似半圆形逐渐发生畸变,波形相关性系数总体上随循环次数比的增加呈下降趋势;超声波波幅在疲劳损伤中期波动较大,频域最大幅值和主频变化特征曲线规律不明显,仅在临近破坏时才表现出快速下降趋势,无法对其真实频域特性进行有效分析和识别。最后,基于超声波波速定义损伤变量,提出以Logistic方程的逆函数形式或4次多项式方程来描述含软弱夹层岩体疲劳累积损伤演化方程。研究成果可为各类振动环境下边坡的疲劳稳定性评价和加固工程设计奠定理论基础。     

疲劳模型评价海底粉土不稳定性的应用

该文探讨疲劳模型在评价海底粉土不稳定性中的应用。研究表明以超孔压为疲劳参数 ,以 Ψ 作为孔压产生率的疲劳模型可用于预测海底粉土中超孔压的产生和累积。基于已有的疲劳模型 ,借鉴以孔压作为疲劳参数 ,运用包含有周期循环数的公式来预测超孔压的累积的思路 ,将粉土的动三轴孔压累积曲线用一条渐进线来代表 ,从而用一种新的且较简单的疲劳模型可预测超孔压的均值。     

半潜式起重拆解平台重型吊机基座疲劳损伤分析

本文对半潜式起重拆解平台上的吊机基座在工作载荷和波浪载荷下的组合疲劳损伤进行了分析研究。首先,建立了吊机基座与主船体连接结构的有限元模型,对疲劳热点区域进行了局部细化,并根据API规范的推荐做法计算吊机基座在工作载荷下的疲劳损伤;然后,结合不同作业工况和工作海域的影响,采用谱分析方法计算吊机基座在波浪载荷下的疲劳损伤;最后,对基座总疲劳损伤进行了组合分析。研究结果表明,多数热点部位的疲劳损伤都是以吊机工作载荷疲劳为主;局部热点由于船体结构布置的原因,波浪疲劳占比更大。吊机基座在设计时应综合考虑工作载荷疲劳损伤和波浪疲劳损伤两因素,才能保证基座在平台运营期间内的疲劳寿命。     

基于剩余强度衰减的混凝土疲劳寿命估算方法

从疲劳过程中材料静载强度不断退化的本质出发，提出一个混凝土剩余强度衰减模型，模型的参数可简单地由试验S—N曲线确定。将模型应用于复杂多级疲劳荷载作用下的混凝土剩余疲劳寿命估算时，可以得到令人满意的结果。     

内流对海底管线涡致振动与疲劳寿命的影响

在复杂的海洋环境条件下，管道的动力学特性受到内外部流体的作用而呈现出新的特点。本文通过对处在海底平稳流动作用下的悬跨管道的涡致振动进行分析，特别地考虑到管道内部流动的作用，给出了内流速度对管道响应幅度的影响，进而指出其对管道疲劳的意义。     

浮式风机极限载荷与疲劳载荷对比分析

根据IEC61400-3设定工况,采用NREL开发的5 MW风机基础模型,应用FAST,以Aero-Hydro-Servo-Elastic耦合仿真技术对风机进行研究。对时域仿真得到的短期载荷,应用分块极大值法联合Gumbel分布外推计算风机极限载荷;以雨流计数法、线性累积损伤理论和S-N曲线为理论基础应用MLife软件,计算风机疲劳载荷。对比分析不同工况下浮式风机、近海单桩风机和陆上风机的极限载荷与疲劳载荷,进而探讨影响浮式风机动态响应的因素。结果表明,对于陆上风机和近海单桩风机,风是其主要载荷来源;而波浪是浮式风机主要载荷来源。对风机进行设计要根据特定海域统计的海洋气候条件,避免风机及其支撑结构的固有频率与波浪频率近似而产生共振;风机制造装配在一定误差范围内,质量不平衡对风机载荷几乎没有影响。