利用悬挂装置穿越承插式管线的分析计算

机动管线配备有制式悬挂装置，它是机动管线系统的重要组成部分，用于管线穿越沟谷。目前有两种制式悬挂装置分别用于DN100和DN150槽头式机动管线的跨越，在只考虑基本荷载和风荷载条件下，分析计算利用现有两种制式悬挂装置实现150mm承插式管道150m跨越的可行性，得出一套完整的计算参数，对机动管线的跨越工程有指导作用。     

Monte-Carlo法在含缺陷管道腐蚀失效概率评定中的应用

腐蚀是引起管道事故的一个主要原因,我国在役长输管道大部分腐蚀严重,因此有必要对含缺陷管道的腐蚀失效概率进行评定.由于B31G规范评定结果偏于保守,因此采用修正的B31G规范对腐蚀缺陷进行评定,考虑到腐蚀缺陷有关参数的不确定性,利用Monte-Carlo法计算含缺陷管道的腐蚀失效概率.通过对一段实际管道腐蚀失效概率的计算,验证了Monte-Carlo法的可行性.     

含分层缺陷复合材料夹芯梁力学特性及失效模式的试验研究

为研究分层缺陷对复合材料夹层结构承载特性的影响,对含面芯分层缺陷的复合材料夹芯梁开展了系列轴向压缩试验,采用高速摄影仪记录结构的变形形态及破坏过程,对结构出现的欧拉屈曲、剪切屈曲、局部面板褶皱、纤维压缩破坏等失效模式进行分析,并探讨了梁长度、表层厚度、芯层厚度、缺陷尺寸等参数对结构承载特性的影响。试验结果表明:表层厚度对结构的失效模式及承载能力有着直接影响;对于贯穿型矩形缺陷,当缺陷因子μ≥0.05时,结构发生局部屈曲失效;局部屈曲为非稳态失效,当面板出现局部褶皱后,面芯分层缺陷迅速沿轴向向两端扩展,扩展路径可由面芯界面层进入芯层,造成芯层的剪切破坏。     

机动管线水底穿越稳管方法探讨

机动管线水底穿越江河,裸管铺设在河床上,由于水流的作用,通常需要施加压载才能保持稳定.针对机动管线在水底的受力情况,研究管线受力的影响因素,探讨管线能够保持稳定的临界流速,并以DN150管线为例进行计算,得到管线需要施加压载稳管的临界流速;提出采用机动管线配备的管子和器材,以管线充水作为压载的稳管方法,并进行了理论分析...     

悬空管道的安全性评估

土壤滑坡或土壤冲蚀造成一段埋地管道成为悬空。管道悬空严重影响埋地输油管道的安全运行。基于双参数模型地基理论,把悬空管道设定为弹性地基梁,考虑轴向力、内压、内流、外流和土壤刚度系数等因素的作用,建立管道与土壤相互作用的力学模型,计算悬空管道的临界长度评估其安全性。根据管道边界条件和失效模式的不同,分析上述各因素对悬空管道临界长度的影响,进而对悬空管道的屈服失效、屈曲失效、共振和疲劳失效进行安全评估。结论对埋地管道的合理设计、土壤刚度的处理、管道安全性的提高具有工程实际意义。     

多种类型缺陷的漏磁场特性研究

为了提高漏磁检测中对缺陷量化的准确性,建立了多种缺陷的有限元前向模型,分析了缺陷宽度、深度和提离值对漏磁场特征的影响,研究了邻近缺陷的漏磁场在不同间距、深度和宽度情况下的相互作用,并分析了相似漏磁场与缺陷真实特征的对应关系,为缺陷的量化提供理论依据。     

水击压力造成管线振动的实验研究

对地面裸管铺设、用普通连接器连接的DN100机动管线进行实验研究,探讨机动管线在不同水击压力作用下,管线系统的振动情况.实验表明,水击值的大小与关阀的速度和关闭的程度有关,压力较高且阀门关闭较快时,管线中水击效应明显,管线轴向振动中受迫振动占主导地位,自由振动部分占次要地位.压力上升值不同,悬空段振动情况亦不相同,而位移、速度、加速度的变化趋势相同.液体压力变化导致管线发生轴向运动,连接处的折转角发生变化,管线作轴向自由振动,同时作与液体纵波频率相等的强迫振动.连接耦合的影响与刚性连接管线相比更为突出.     

气囊辅助RTM制备复合材料承力筒内腔尺寸控制技术

根据气囊充压压力与复合材料承力筒内径之间的变化关系,给出了成型复合材料承力筒内表面的气囊尺寸计算方程。分析了气囊充压压力增大对承力筒的壁厚、纤维含量和弯曲性能的影响。采用气囊辅助RTM工艺整体制备出复合材料承力筒。试验结果表明,气囊充压压力使复合材料承力筒的壁厚减薄,纤维体积含量增加,弯曲性能提高;选择适当的气囊充压压力可以制备出满足设计要求的复合材料承力筒。     

含孔洞铜板复合材料修复疲劳寿命数值分析

用ANSYS有限元软件对复合材料修复含中心圆孔钢板的疲劳寿命进行了数值分析。研究了孔洞大小、补片长度、宽度和厚度对钢板疲劳寿命的影响;分析了复合材料胶接修补的效果,并对修复所用的复合材料补片的大小及厚度进行了优化设计。研究结果表明,利用复合材料胶接修补带中心圆孔的钢板可以使其疲劳性能提高1.6~18倍。修补时,增加补片宽度和厚度都可增加结构疲劳寿命;补片宽度为孔径8倍以上时,增加宽度对疲劳寿命影响不大;补片的长度为孔径的3~4倍时,修复效果最佳。     

聚氨酯软管沿程摩阻损失计算新方法

运用材料力学和流体力学基本原理,建立了聚氨酯软管微元段数学模型,探究了管径与内压的变化规律,推导出聚氨酯软管考虑管线膨胀量的沿程摩阻损失计算新方法。利用国家消防装备质量监督检验中心提供的压力损失数据和我军某型输油管线的输送实验记录对新算法进行了验证,对比分析了不同沿程摩阻损失计算方法下长输管线的水力布站结果。结果表明,传统算法由于忽略了聚氨酯软管在承受内压后管径增大的效应,沿程摩阻损失随管线长度的增加而线性增大,计算误差较大;新算法考虑了软管内压升高时管径增大的因素,沿程摩阻损失随管线长度的增加而缓慢增大,比传统算法具有更高的精度,可以提高聚氨酯软管尤其是长距离管线运用的经济性,并可作为考虑管线膨胀因素时软管沿程摩阻损失计算的通用方法。     

管道超声导波无损检测技术应用研究

利用研制的磁致伸缩超声导波无损检测装置对长直无缝钢管、舰用锅炉U型管和弯管进行了大量试验研究.研究发现,通过对该装置中磁致伸缩传感器的放置位置及方向进行适当调整,此装置即可在管道中激发纵向导波;该技术对管道壁厚减薄、磨损或腐蚀、裂纹、焊缝等缺陷同样具有检测能力;选择低频(20~40 kHz)激励脉冲信号有利于减少波的发散特性和提高缺陷的检测能力;导波在管道中传播衰减缓慢,适用于长距离、大范围、快速、非接触管道检测.     

漏磁信号特征提取及检测研究

介绍了漏磁检测原理和用有限元法计算漏磁场的方法,漏磁场法向分量的峰-峰值随缺陷深度增加而增加,峰-峰值间隔随缺陷宽度增大而增大。在检测中,先去除漏磁信号的奇异值,然后用峰-峰值算法提取缺陷信号特征,根据信号的峰-峰值大小和信号梯度变化作为缺陷判别标准。     

管道导波无损检测回波信号处理方法研究

简述了导波在管道中传播的频散特性,给出了管道导波无损检测实验信号特征.对管道导波检测的回波信号首先进行Hilbert变换,然后对变换后的信号分别进行加窗函数滤波和小波变换,处理后的缺陷信号明显易于辨别.经过分析比较,结果表明了这两种组合方法用于管道导波无损检测信号处理的效果基本一样,在实际检测应用中,选取其中任一组合方法都是可行的.     

内压作用下复合材料修复裂纹管道的失效分析

为准确评估在内压作用下纤维复合材料修复含裂纹管道的有效性及失效压力,建立复合材料修复后裂纹管道的失效数值模型。该数值模型通过扩展有限元法模拟管道裂纹的扩展,利用cohesive单元模拟胶层的脱粘失效,复合材料的失效通过最大应力失效准则进行判定。通过静水压爆裂试验对所提失效数值模型进行验证,实验结果与数值计算结果具有较好的一致性。失效数值分析结果表明:当内压增大至一定值后,未修复管道的初始裂纹沿轴向及壁厚方向逐渐扩展,进而使得管道内壁单元扩展成真实裂纹,此时真实裂纹贯穿整个壁厚方向,即认为裂纹管道发生爆裂失效,爆裂失效压力随初始裂纹半长呈指数形式下降。复合材料修复裂纹管道的不同修复工况呈现相同的失效模式:在单调递增的内压作用下,管道内表面首先出现黏结裂纹,而后其外表面裂纹张开趋势急剧上升,使得复合材料层应力急剧上升,达到极限强度而失效。且对于不同的初始裂纹尺寸,存在对应的复合材料缠绕层数临界值。     

采用保角变换法分析铁磁材料缺陷漏磁场

利用保角变换的方法求出了金属表面缺陷裂纹形状为半椭圆的情况下的漏磁场的模型。介绍了保角变换的过程, 边界等效磁荷的求解过程, 铁磁材料以外自由空间的漏磁场的求解过程, 并讨论了漏磁场与缺陷裂纹的大小的关系, 为缺陷定量提供了理论基础。     

纤维缠绕复合材料管道等径三通的强度分析

根据复合材料强度准则中应用最广的Tsai—wu失效准则，利用ANSYS有限元分析软件，对纤维缠绕复合材料管道等径三通强度进行分析。分析结果表明，复合材料管道三通在承受内压时，在主管和支管的连接处会产生应力集中，纤维的缠绕方向不同三通的强度因子会各异，缠绕角在50°～60°时复合材料管道三通的强度最好，此结论可以为纤维缠绕复合材料管道三通的设计制造提供一种有效的参考。     

柴油机排气集水箱降温特性及其影响因素

针对常规潜艇柴油机排气系统集水箱,分别建立了不同管束结构集水箱的数值模型,并得到了各自内部流场及温度场的分布;分析了细管长度、细管转折形式和布置形式对其冷却降温性能和阻力特性的影响。结果表明:内层管长L1大于外层管长L2的结构比等管长的结构排气阻力小,降温冷却效果更明显;细管末端的弯管与折管相比,排气阻力小,降温性能更优越。     

模拟罐声发射试验研究

为验证常压储罐声发射的基本规律,并获得罐底缺陷声发射信号数据,在模拟罐进行声发射试验。原始状态的模拟罐底部存在沉淀,通过原始状态与清洗罐底后声发射试验结果对比,得出罐底沉淀物会产生部分声发射信号并影响声发射检测,以及涂层对声发射检测影响较小的结论。凹坑和通孔是罐底常见腐蚀缺陷,通过设计和预制3种罐底缺陷状态,分别对各种缺陷状态的罐底进行声发射试验,分析缺陷的声发射信号特征,得到缺陷在升压和保压检测中的声发射信号数据,为声发射检测数据分析提供参考。     

DN150装配式管线涡街流量检测装置研制

涡街流量检测技术是振动式流量仪表中应用最广泛的一种,具有测量范围宽、精度较高、重复性好、可靠性高、不受介质物性和组分变化影响、不需精细过滤、流阻小等一系列优点,特别适合在装配式输油管线上应用.介绍了DN150装配式管线涡街流量检测装置,重点介绍研制中解决的几个关键技术问题.     

一种管道机器人电磁离合器的设计

针对管道检测作业安全性问题,研制了一种确保管道机器人可安全退出管道的电磁离合器。该离合器直径Φ42mm,长220mm,动作行程10mm,结构紧凑,可传递较大转矩。详细介绍了电磁离合器机构及其工作原理,分析计算了磁路与线圈发热量,应用拉格朗日-麦克斯韦方程推导出了该机构吸引力关于气隙长度的关系式,并通过有限元仿真软件对理论计算结果进行验证,对挡铁长度进行优化,最终依据理论结果研制了试验样机。