Nonlinear Static Finite Element Stress Analysis of Pipe-in-Pipe Risers

Owing to the complexity of the pipe-in-pipe (PIP) riser system in structure, load and restraint, many problems arise in the structural analysis of the system. This paper presents a new method for nonlinear static finite element stress analysis of the PIP riser system. The finite element (FE) model of the PIP riser system is built via software AutoPIPE 6.1. According to the specialties of a variety of components in the PIP riser system, different elements are used so as to model the system accurately. Allowing for the complication in modeling the effects of seabed restraint, a technique based on the bilinear spring concept is developed to calculate the soil properties. Then, based on a pipeline project, the entire procedure of stress analysis is discussed in detail, including creation of an FE model, processing of input data and analysis of results. A wide range of loading schemes is investigated to ascertain that the stresses remain within the acceptable range of the pipe material strength. Finally, the effects of the location of flanges, the thermal expansion of submarine pipelines and the seabed restraint on stress distribution in the riser and expansion loop are studied, which are valuable for pipeline designers.     

基于ABAQUS的深水连接器连接性能分析

为解决现有深水连接器连接性能研究中力学分析建模不准确,且缺乏抗弯抗扭能力分析的问题,基于ABAQUS有限元分析软件对深水连接器进行三维模型动态仿真分析,对连接器的受力、密封性能以及在实际工程需求中不同内压下的抗弯及抗扭性能进行深入研究。结果表明:在安装及生产两种工况下,深水连接器各部件除密封环外受力均满足其强度设计要求,密封环接触表面发生合理塑性变形,满足密封要求;随着内压的增加,深水连接器的抗弯能力逐渐下降,抗扭能力则呈现增加的趋势;极限弯矩分别在0 MPa与35 MPa内压下的判定依据为密封失效,在14 MPa与52 MPa内压下的判定依据为下毂座屈服,而极限扭矩在不同内压下的判定依据均为密封失效。     

中国东部海域冬季风场与海浪场的关联特征分析

利用WAVEWATCHⅢ海浪模式模拟的1993-2011年中国东部海域19 a冬季逐日海浪场资料以及同期CCMP逐日风场资料,采用奇异值分解(SVD)的方法分析了冬季中国东部海域海浪场与提前0~5 d的东亚大陆地面风场的关联特征。结果发现:海浪场与提前1 d的地面风场的关联更有意义;SVD第一模态和第二模态分别反映了贝加尔湖以东南下的反气旋式偏北扰动大风(或气旋式偏南扰动大风)和中国东部平原入海的气旋式扰动风场(或反气旋式扰动风场)对中国东部海域海浪的扰动影响。此外,SVD分析还揭示了冬季影响中国东部海域海浪的大风关键区和移动路径;随着时间的推移,大风关键区从贝加尔湖以东逐步由蒙古南下影响中国东北和华北地区,最后到达中国东部海域。     

南海东北部C型内孤立波的观测与分析

基于布放在南海东北部陆坡海域的5套潜标观测到的内孤立波波列数据和孤立波扰动KdV(PKdV)理论,研究内孤立波在趋浅陆架上的传播特征。得出如下结果:1)观测到的内孤立波属于C型内孤立波,即平均重现周期为(23.41±0.31)h。2)内孤立波在西传爬坡过程中,其振幅表现为先增大后减小再增大,与该海域温跃层深度的变化趋势一致;由观测数据和理论计算得到的孤立波振幅增长率(SAGR)数值接近,表明该海域的内孤立波的振幅变化可以采用由孤立波PKdV方程导出的趋浅温跃层理论来描述。3)随着水深变浅,内孤立波传播方向向北偏移,传播速度减小,即在A,B和D站位,传播方向分别为279°,296°和301°,偏转角度达22°;传播速度分别为2.36,2.23和1.47 m/s,减小38%。     

军曹鱼(Rachycentron canadum)幼鱼对环境低氧胁迫氧化应激与能量利用指标的响应

本文探究环境低氧对军曹鱼(Rachycentron canadum)氧化应激和能量利用指标的影响,为军曹鱼的健康养殖提供参考依据。通过设置低氧胁迫–恢复实验,将军曹鱼幼鱼(平均体质量(220.67±20.73)g)在低氧((2.64±0.25)mg/L)胁迫3 h及复氧((6.34±0.15)mg/L)8 h、24 h和48 h后,测定其肝脏和肌肉组织的氧化应激与能量利用指标。结果显示,低氧胁迫后,肝脏中丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)和谷胱甘肽还原酶(Glutathione Reductase,GR)活力均显著低于对照组(p<0.05),乳酸脱氢酶(Lactate Dehydrogenase,LDH)活性显著高于对照组(p <0.05);肌肉中MDA和脂质过氧化物(Lipid Peroxidase,LPO)活性均显著低于对照组(p<0.05),超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)和LDH活性均显著高于对照组(p<0.05);肌糖原和肝糖原含量极显著低于对照组(p<0.0...     

近30年长江口海域生态系统健康状况及变化趋势研究

为评估长江口海域生态系统健康状况,本文以鱼类浮游生物为指示生物,选择1986年、1999年、2007年和2016年4个年份的数据,选取鱼类浮游生物总种类数、底栖鱼种类数、水层鱼种类数、低耐污鱼种类数、高耐污鱼种类数百分比、杂食性鱼种类数百分比、虫食性鱼种类数百分比、肉食性鱼种类数百分比、鱼类取样个体数、天然杂交种种类数百分比等10个评价指标,采用1、3、5赋值法计算4个不同年份的河口生物完整性指数(Estuarine Biotic Integrity Index,EBI),并以此评价近30年长江口海域生态系统健康状况变化趋势。结果显示,1986年、1999年、2007年和2016年4个不同年份的EBI值分别是52、40、36、34,对应的EBI等级分别为“好”、“一般”、“一般−差”、“差”。通过分析EBI年际变化的结果,发现近30年来长江口海域生态系统健康状况呈现先下降,而后稳定在较低水平的趋势,说明长江口海域生态系统亟需及时进行保护和修复工作。     

中太平洋海山群漂移史及其来源

中太平洋海山群的海山呈簇状排列且近EW向展布于太平洋海山密集区，其四周分布着一系列NW走向的线性列岛及规模巨大的水下海山链。它位于明显属于海山链构造的夏威夷群岛和马绍尔群岛之间，处于莱恩群岛的北西向延伸方向上，与热点作用的板内火山作用关系密切。结合前人对中太平洋海山群形成和漂移的认识，从板块运动和几何学角度出发，采用Backtracking和Hot-spotting海山追踪方法对该区海山进行了追踪，发现该区海山的热点源主要位于现今法属玻利尼西亚群岛区（法属玻利尼西亚热点群），这与前人从古地磁和钻探资料出发得到的结果相接近。研究表明，中太平洋海山群是多热点成因的板内火山作用和板块构造运动的共同产物，它在130～90Ma期间起源于法属玻利尼西亚热点群，曾随着太平洋板块发生过向南和向北的运动，既有水平方向的漂移又有垂直方向上的升降，在漂移和升降过程中还受到了当时大规模多期的热点活动和断裂活动的改造作用，经过一个漫长的过程后才到达今天的位置，最后形成了现今呈簇状分布的海山群。     

天然热释光技术在南海东部表层沉积物油气潜力勘查中的应用

应用热释光技术对南海东部海域(13.00°~22.00°N、117.00°~119°30′E)42个站位的表层沉积物样品进行分析测量,结合气烃组合指标C1/(C2+C3)及甲烷碳同位素判别地表气烃的成因类型,并有效指示了海底深部油气藏散失引起的放射性异常,研究还发现热释光在不同沉积粒径中的测试剂量不同,结果为黏土质粉砂大于砂质粉砂;热释光也与部分化学元素含量有关,与稀土金属Nb、金属元素Zr呈显著正相关,与微量元素S、Ba呈负相关;天然热释光还与不同区块的沉积物酸解气烃甲烷、丙烷、异丁烷呈强烈正相关。数理统计分析结果表明沉积物的热释光和气烃的异常值完全吻合。     

土体疲劳对打桩分析的影响

在动力沉桩过程中,桩长时间连续运动导致桩侧土体强度的降低,使土体产生疲劳效应。结合一维应力波动理论,桩土相互作用模型和土体疲劳的不同计算方法,编制计算软件,对渤海某油田采油平台的桩基工程进行打桩分析,预测沉桩过程所需的锤击数、桩周土静阻力以及桩的极限承载力。比较不同的桩侧土体疲劳计算模式的分析结果,并用工程实测数据验证计算值。为工程设计和施工提供参考。     

分层海洋的内孤立波

本文从流体力学基本方程组出发,在非地转条件下导得了分层海洋的内孤立波方程—Kbv和mKdv方程,证实了在非地转条件下,一类海洋非线性波动是可以严格满足内孤立波方程的。在地转条件下采用f平面近似导出了KdV方程的演化形式一有源KdV方程,地转的影响含于源项中。由初步的分析得出,f对KdV方程的影响是微弱的。由已得的KdV和mKdV方程的解可知,内孤立波与线性波有着本质差别。