Behavior of unbonded flexible risers subject to axial tension

Owing to nonlinear contact problems with slip and friction, a lot of limiting assumptions are made when developing analytical models to simulate the behavior of an unbonded flexible riser. Meanwhile, in order to avoid convergence problems and excessive calculating time associated with running the detailed finite element （FE） model of an unbonded flexible riser, interlocked carcass and zeta layers with complicated cross section shapes are replaced by simple geometrical shapes （e.g. hollow cylindrical shell） with equivalent orthotropic materials. But the simplified model does not imply the stresses equivalence of these two layers. To solve these problems, based on ABAQUS/Explicit, a numerical method that is suitable for the detailed FE model is proposed. In consideration of interaction among all component layers, the axial stiffness of an eight-layer unbonded flexible riser subjected to axial tension is predicted. Compared with analytical and experimental results, it is shown that the proposed numerical method not only has high accuracy but also can substantially reduce the calculating time. In addition, the impact of the lay angle of helical tendons on axial stiffness is discussed.     

深埋海底隧洞内水压力下饱和土的动力特性

将衬砌分别视为多孔柔性材料和弹性介质,在频率域内研究内水压力作用下饱和分数导数黏弹性土-深埋圆形隧洞多孔柔性或弹性衬砌系统的耦合简谐振动。土体的宏观力学特性采用多孔介质理论来模拟。通过引入与土体体积分数相关的应力系数,利用衬砌和土体界面处位移连续,分别得到饱和黏弹性土和衬砌的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式。在此基础上,分析了多孔柔性衬砌和弹性衬砌结构的差异,并考察了应力系数、渗透系数、分数阶导数本构参数等对系统动力响应的影响,结果表明:多孔柔性衬砌材料条件下系统的动力响应明显大于弹性衬砌材料条件下系统的动力响应;随着分数导数阶数和材料参数比的增加,系统共振效应明显减弱;衬砌边界透水和不透水只是反映边界渗透性的两种极限状态。     

陡波型柔性立管浮力块参数优化及应用

浮力块分布和外径等参数直接影响柔性立管在环境载荷作用下的动力响应,对某深水柔性立管进行陡波型布置,开展时域内的整体动态有限元分析,得到浮力块分布和外径对柔性立管动力响应的影响规律,表明浮力块参数是陡波型柔性立管整体设计的一个重要因素。立管动力响应是弯曲加强器的设计载荷,根据上述规律,构造具有不同浮力块参数的柔性立管模型,进行多工况动态分析,通过对比弯曲加强器设计载荷对(T,θ)的散点图,得到弯曲加强器设计载荷优化方法及最优设计载荷。     

考虑涡激运动下海洋柔性立管的疲劳损伤分析

基于ABAQUS/AQUA模块,当Spar平台发生涡激运动时,对与平台相连接的柔性立管进行时域动态响应分析,得到了不同折合速度下柔性立管的应力响应曲线.对立管触地区域和悬垂段进行了细化的分析,并利用S-N曲线和Miner线性累积损伤理论对平台涡激运动引起的柔性立管疲劳损伤进行了计算.研究结果表明:平台涡激运动对立管触地区域和悬垂段的影响较大,这两部分最容易在长时间的工作中产生疲劳损伤.特别是平台运动到近点时,立管触地区域受到的应力急剧增加,这个区域是立管工作的危险区域,应该特别注意.该研究结论可以作为立管结构设计和海底铺设时的参考,通过增加立管触地区域的结构强度和优化铺设方式,从而来提高立管的疲劳寿命和系统的安全性.     

弯曲柔性立管举升气液两相流时的流固耦合效应研究

海洋油气混输时,气液两相流与混输立管之间的双向流固耦合作用机理十分复杂.针对柔性立管与气液两相流的流固耦合响应问题,在气液两相循环试验装置中开展了不同流型两相流流动特性及柔性立管振动响应的测试,利用高速摄像非介入测试技术同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的流型演变过程,对比了不同流型气液两相流诱导的立管振动响应特性,通过对比固定和振动立管内的气液两相流动特性,辨析了振动对管内两相流动的影响.结果表明:柔性立管中出现了泡状流、泡状—段塞流、段塞流、段塞—搅拌流和搅拌流五种流型,不同流型的气液两相流诱导立管振动的机理不同,在段塞—搅拌流作用时立管的振动响应最剧烈.与固定立管相比,强烈的振动不同程度地改变了气液两相流的流动特性,振动立管中部分两相流流型转变的临界条件有明显地调整,相对而言,振动对搅拌流和泡状流的影响较小.     

5000L中国南极科学考察油囊设计与应用

油料保障是南极内陆科学考察的主要任务之一,随着考察用油量的增加,使用油桶运输效率低、转运劳动强度大、空桶回收困难等问题越来越突出,用油囊能有效地解决这些问题。本文介绍了5 000 L中国南极科学考察油囊设计,包括容量确定、结构设计、材料选择和加工成形等等,新研制的油囊应用于中国南极昆仑站考察,结果表明,能够较好地解决油桶存在的问题,同时能够满足南极内陆考察严酷环境的使用要求。     

土工格室柔性挡墙变形规律数值模拟研究

土工格室柔性挡墙作为一种新型公路边坡支挡结构,在公路工程建设中具有广阔的应用前景。柔性挡墙墙背土压力与挡墙的变形形态及位移量大小密切相关。运用岩土工程有限元分析软件Plaxis研究了柔性挡墙在不同工况下的变形规律,计算分析了挡墙的高宽比、坡度以及路基表面荷载对于挡墙的变形性状的影响。研究结果表明,高宽比较大时,挡墙的水平位移量和自身的挠曲变形较大,墙背变形表现为外凸的抛物线形。随着高宽比的减小,挡墙的水平位移量和挠曲变形逐渐减小,墙背变形形态亦发生了变化;挡墙顶部的水平位移随着坡度的变小而迅速减小;随着填土表面荷载的增大,挡墙顶部的水平位移量逐渐减小,而总水平位移量和挠曲变形却逐渐增大。研究成果为柔性挡墙土压力计算方法的提出提供合理的理论依据,对于土工格室柔性挡墙的设计具有一定的参考价值     

框架预应力锚杆柔性边坡支护结构设计和施工中的若干问题探讨

框架预应力锚杆柔性边坡支护结构是在预应力锚杆柔性支护技术基础上发展起来的,用于深基坑支护或提高边坡稳定性的一种新型主动加固技术。为深入了解其工作性能和作用机制,促进该项技术快速发展,对其设计和施工中的若干问题进行了分析讨论。结合某实际边坡加固工程,具体研究设计中的问题包括：安全系数取值、支护结构承载力和稳定性双重控制的分析设计法、坡角的设计、最下面一排锚杆的位置确定、锚杆锚固段长度和自由段长度分析、基础桩的作用分析、伸缩缝的设置。另外,讨论了施工中的几个关键问题：修坡放线、锚杆灌浆、锚杆预应力的施加和超开挖。最后,给出了一些定性化和定量化的结论,提出了合理化建议,为进一步认识框架预应力锚杆柔性边坡支护结构的工作性能和作用机制提供了依据,同时可供工程技术人员进行设计和施工时参考     

工作流模型的分层建模法

工作流建模对工作流管理系统的实现具有重要的作用,目前大多数工作流模型在形式化语义描述、可视化、易修改性等方面难以均衡,健壮性和柔性不足.本文提出了一种基于层次结构的建模方法,将工作流模型的建立过程划分为对象定义、业务逻辑和工作流执行3个层次,同时给出了工作流的实现框架.实验证明,该建模方法在一定程度上增强了工作流系统的易修改性、容错性、自适应性和可扩展性.