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针对海底钻机硬岩钻进的绳索取心钻具关键机构优化

为了提高在硬岩钻进的绳索取心钻具工作的可靠性,从提高单动机构的单动性能和悬挂机构的工作可靠性两方面着手,对钻具的单动机构展开结构优化并利用ABAQUS仿真分析手段对悬挂机构进行模拟硬岩拔取仿真分析。结果表明:经改进后的钻具单动机构尺寸合理,结构更为紧凑,有利于钻具总长的缩短,同时提高了对芯轴定心效果以及防海水腐蚀性好的特点,满足海底钻机的使用工况;改进后的悬挂机构能够降低在拔心过程中由于悬挂环和座环塑性变形相互咬合失效所造成的内管总成无法顺利打捞的风险。     

半潜式钻井平台浮箱表面裂纹前沿断裂参量和临界状态评估研究

对于半潜式钻井平台浮箱,裂纹的扩展不仅影响结构的水密性甚至可能对结构的安全产生巨大威胁,并直接决定平台的整体使用寿命。以南海某平台为研究对象,对浮箱板壳椭圆形表面裂纹前沿应力强度因子的分布规律,以及裂纹形状系数对裂纹前沿应力强度因子分布规律的影响等进行了研究。在此基础上,基于BS7910规范中‘合于使用’原则,对裂纹的临界状态进行了分析和评定,为海洋环境条件下半潜式钻井平台浮箱表面裂纹的极限尺寸研究提供了一种科学的方法。     

构造柱和砌筑砂浆对砌体结构抗震能力影响分析

以汶川地震宏观震中映秀镇(实际烈度Ⅺ度)中裂而未倒且保存较完好的漩口中学南西栋教师宿舍楼为原型,采用有限元软件ABAQUS进行建模分析,研究构造柱布置数量、砂浆强度对砌体结构抗震能力的影响。分别通过改变构造柱布置数量和砂浆强度等级,建立3个模型进行对比分析,选取底层间位移角最大值作为衡量标准。研究结果表明:在遭遇烈度不高于Ⅷ度的地震时,构造柱的作用微乎其微,其布置数量的多少对砌体结构抗震能力的增加效果不明显;在遭遇烈度高于Ⅷ度的地震时,构造柱作用能够显现出来,其布置数量的增加能够有效增加砌体结构的抗震能力;砌体结构的抗震性能随砂浆强度等级的增加而提高。     

钢悬链线立管清管过程触底段位移变化规律试验研究

钢悬链线立管（steel catenary riser, 简称SCR）是一种优质的深水开发设备,近几年广泛用于深海环境下油气资源的开采。在浮式平台的周期性升沉运动和海浪海流的载荷作用下,立管的触底区会产生较为严重的疲劳破坏问题。为保证深海立管的高效与安全运行,清管作业是一项必要的维护手段。目前对于清管载荷作用下钢悬链线立管的位移变化规律研究比较匮乏。基于ABAQUS有限元软件和缩比试验准则,设计并开展有关清管载荷作用下钢悬链线立管的位移变化规律的缩比模型试验研究,从清管载荷的大小和作用位置等角度分别研究立管的X向与Y向的位移变化特征。研究结果表明,清管器在立管的触底段中运行并逐渐靠近触底点的过程中,清管器所在立管处的X向与Y向的位移会产生逐渐减小的趋势;当改变清管载荷的大小时,对于立管的同一位置来说,清管载荷的变化会导致立管的X向位移产生较Y向位移更加显著的变化;在清管器通过立管某一位置的前后过程中,X向位移变化呈现先增大后减小的趋势,而Y向位移仅在清管器通过该处时会有明显的减小。     

Theoretical Analysis of Bearing Capacity of Shallowly Embeded Rectangular Footing of Marine Structures

In this paper, the finite element analysis software ABAQUS is used to analyze the ultimate bearing capacity of three-dimensional rectangular footing of marine structures. The deformation law and the failure mode of homogeneous seabed soil beneath the rectangular footing are analyzed in detail. According to the equivalent plastic strain of soil under rectangular footing, an allowable velocity field of homogeneous seabed soil is reasonably constructed. Based on the plastic limit analysis theory of soil mass and by using the Mohr-Coulomb yield criterion, an upper bound solution of the ultimate bearing capacity of three-dimensional rectangular footing on general homogeneous seabed soil is derived, and a correction factor of ultimate bearing capacity of three-dimensional rectangular footing is given. To verify the rationality and applicability of this theoretical solution, some numerical solutions are achieved using the general-purpose FEM analysis package ABAQUS, and comparisons are made among the derived upper bound solution, the solution of Vesic, and the solution of Salgado et al. The results indicate that the upper bound solution of the three-dimensional shallowly embedded rectangular footing proposed in this paper is accurate in calculating the bearing capacity of homogeneous seabed soil. For undrained saturated clay foundation and sandy foundation with smaller internal friction angle, this upper bound solution can evaluate the ultimate bearing capacity of rectangular footing; with the gradual increase of the internal friction angle of the soil, the ultimate bearing capacity of the proposed upper bound solution is slightly higher than that of the rectangular footing.     

基于ABAQUS的真空-堆载联合预压法的仿真研究

利用有限元分析软件ABAQUS在仿真过程中直接模拟真空度,并通过ABAQUS的二次开发平台编写排水板单元子程序,对软土地基的真空-堆载联合预压进行仿真和固结分析,并与真空荷载换算为堆载方法进行对比。结果表明这种仿真模型更接近实际,分析地基变形与实际情况一致;塑料排水板单元子程序合理,可以有效减小分析误差。对天津港某软基的加固工程进行了建模仿真,其结果与实测数据相吻合,在误差允许范围内。通过计算不同泊松比、加固区宽度条件下真空-堆载联合预压的最终沉降量,分析得到了相应泊松比、加固区宽度的沉降修正系数,对类似的工程有一定的指导意义。     

承插式水泥管-土非一致激励模拟试验研究

文中基于通用有限元软件ABAQUS,对承插式水泥管-土地震非一致激励试验进行数值模拟。论文根据试验情况,确定了主要的数值建模方法并进行了试验数值模拟,包括:管-土接触面模拟、和层间剪切箱模拟。对比承插式水泥管接头的数值结果和实测结果表明:文中的数值建模方法能较好地模拟试验情况,为后续进一步研究打下良好的基础。     

基于增量加载法的泥石流拦挡坝抗冲击力数值模拟

为提高泥石流重力式拦挡坝的设计安全和避免资金投入过大而造成浪费,选择合理的泥石流冲击力作为设计依据尤为重要。文章结合舟曲县三眼峪沟灾后重建防治工程相关数据,利用有限元软件ABAQUS进行计算分析,采用增量加载的数值计算方法,分别求得2种工况下重力式拦挡坝的抗冲击力。根据三眼峪沟治理工程运行至今的反馈情况,证明在泥石流治理工程设计中,冲击力选择工况1和2的平均值较合理,同时说明该方法与经验公式结合使用,其结果更加精确可靠,在泥石流工程设计和研究中具有良好的应用前景。     

基于次加载面理论改进的ALPHA模型及其数值实施

基于次加载面理论对ALPHA模型进行了改进,并在模型中考虑了土体初始各向异性;提出了与模型相适应的半隐式本构积分算法,据此在通用有限元软件ABAQUS平台上开发了相应的用户材料子程序;利用建立的计算程序,对不同排水条件的三轴试验进行了数值模拟。与已有研究成果对比表明,提出的半隐式本构积分算法,可较好地实现复杂本构模型的数值实施。改进的本构模型克服了修正剑桥模型预测的超固结土峰值强度过高、初始屈服面内假定为弹性变形等缺点,能够较好地描述土体初始屈服面内的的非线性和不可恢复性变形特征;通过变化模型参数,可模拟变形特性较为复杂的土体。