基于有限元的含腐蚀缺陷原油集输管道剩余强度研究*

为研究含腐蚀缺陷原油集输管道的剩余强度,以延长油田集输系统常用的20#管线钢为例,采用ABAQUS建立1/2腐蚀管道有限元模型,研究单个均匀腐蚀缺陷对集输管道剩余强度的影响,分析缺陷位置、缺陷长度、缺陷宽度和缺陷深度的影响规律,并采用Matlab对缺陷长度和缺陷宽度角的模拟结果进行拟合,拟合确定系数R2均达99.0%以上。结果表明:集输管道的剩余强度受缺陷位置的影响较小;随着缺陷长度的增加先减小后保持不变,随着缺陷宽度的增加先略微增加后保持不变,建立缺陷深度分别为1.5,2.0,2.5 mm的有限元模型,得到缺陷临界长度分别为210,140,130 mm,缺陷宽度角分别为56°,57°,141°;剩余强度受缺陷深度的影响最大,会随着缺陷深度的增加而减小;缺陷深度越大,缺陷长度和缺陷宽度对剩余强度的影响越大。     

一种改进的空气压力计

1959年,曾有人研制了一种测量气压差的装置。这种装置是根据使恒温的气体保持恒定的体积可以在压力计内获得恒定气压这一原理做成的。由压力计毛细管中流体高度的不同表示气压的变化。     

工作面动态推进下采空区煤自燃分布特征模拟

为了研究动态推进过程中工作面推进距离对采空区煤自燃分布特征的影响,采取及时有效的煤自燃防治措施,以13210综放面为工程背景,基于采空区渗透率分布公式和传热传质控制方程,建立采空区煤自燃数值解算模型。利用COMSOL软件模拟了工作面不同推进距离下以流速和氧体积分数为划分指标的采空区氧化带范围和高温区域的变化规律,分析了高温区域与氧化带的叠加效应。通过现场实测与模拟结果比对,验证了模拟的准确性。研究结果表明:采空区渗透率随着工作面推进距离的增加而不断变化,近工作面端渗透率变化不大,而中深部采空区的渗透率不断减小;采空区氧化带分布随工作面推进距离的增加呈现阶段性变化特征,推进初期氧化带范围不断变化,推进后期氧化带范围趋于稳定;采空区氧化带分布与高温区域重叠深度随工作面推进不断增加,最终稳定于工作面后方60~70 m范围内。     

阜新盆地地形对地应力场的影响研究

为了探讨隆起地形对阜新盆地内地应力场的影响,利用半无限平面边界上受分布荷载作用的弹性力学模型计算了阜新盆地两侧的闾山山脉和松岭山脉对盆地内地应力场的影响。结果表明,隆起地形导致阜新盆地内部水平应力增加,在地表至-100 m深度,地形引起的水平应力随深度增加而急剧减小,在近地表处达到了2.81 MPa,在-100 m深度约为1.73 MPa;在-100~-300 m,水平应力随深度增加变化不大,总体维持在1.65~1.73 MPa;随着深度的进一步增加,水平应力又有逐步减小的趋势,在-300~-800 m,水平应力逐步从1.65 MPa逐步减小至1.43 MPa。隆起地形的水平应力效应使盆地内部最大主应力增加,最大主应力与最小主应力之差更为显著,从而造成煤岩体受强烈的构造应力和差异应力作用,增强了煤岩动力灾害的地质动力环境。     

雷击石油钻机井架电磁脉冲危害研究

为了分析雷击井架产生的雷电电磁脉冲(LEMP)危害,基于MTLL雷电回击模型,采用时域有限差分法(FDTD)仿真计算了100kA强雷电雷击钻机井架产生的LEMP.结果表明,水平电场在地面以上受地面反射影响波形变化很大,而地面以下波形变化不大,主要是幅值的变化;垂直电场地面上下的幅值差别非常大,地上的波形随高度的增大差别不大,地下的波形第一个峰值随深度的增大而减小,由于反射的影响,第二个峰值随深度的增大反而有所增大;水平磁场的变化比较规则,地上的水平磁场受高度的影响较小,仅随距通道距离的增大而减小,地下的水平磁场随深度的增大,幅度有所衰减,波形趋向平滑;在地上l0m,距离雷电通道10m处的水平电场峰值达到了150 kV/m以上,垂直电场峰值达到了200kV/m以上,水平磁场峰值达到了2000A/m以上,如此强大的电磁脉冲对钻机的防雷设计是一种严峻考验.     

筋带密度对尾矿坝漫顶破坏规律影响研究

基于相似理论和溃决侵蚀原理,进行不同加筋密度条件下尾矿坝洪水漫顶破坏模 型试验,探析了筋带密度对尾矿坝漫顶破坏影响规律。试验结果发现:①随着筋带密度 的增加显著提升了尾矿坝的力学强度,但也导致了坝体内的浸润线升高;②筋带密度的 增加使溃口由“Y”型逐渐向“H”型转变;③筋带密度的增加阻滞了漫坝破坏的发展, 坝体位移及内部应力变化量明显减小;④增加筋带密度提高了坝体的抗冲刷能力,减弱 了洪水对蚀沟两岸尾砂的拉拽作用,保证了蚀沟两翼坝体的稳定;⑤随着筋带密度增加 ,可有效减小坝体位移和溃口深度、宽度的发展,当筋带超过2层后,筋带层数的增加 对坝体溃口宽、深基本无影响。研究成果深入探析了筋带密度对漫顶破坏影响规律,在 尾矿坝加筋研究方面提供了科学依据。     

煤海“伏虎”——记中国工程院院士袁亮

我国煤炭开采难度大，-1000m以下煤炭资源量占总资源量的53％，全国95％以上的煤矿为井工开采，瓦斯、水、火、地压、地温等自然灾害严重，瓦斯问题尤为突出，国有重点煤矿70％以上是高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，且大部分为低透气性煤层。随着煤矿开采深度增加，     

高温矿井降温技术研究动态

煤矿是我国的主要能源之一。随着社会的发展和煤炭资源开发的日益加强,矿井的开采深度不断增大。目前,世界各主要采煤国家相继进入深部开采,开采深度的逐步增加,地温也随之升高。德国和俄罗斯的一些矿山开采深度己达1400￣1500m;南非卡里顿维尔金矿开采深度达3800m,竖井井底己达地表以下4146m;加拿大超千米的矿井有30座,美国有11座。我国煤矿1980年平均开采深度为288m,到1995年已达428m,并且目前的开采深度平均每年以8￣12m的速度增加,采深超过1000m的矿井己有数十对。据世界各地的测量资料,全球平均地温梯度约为3℃/100m,据全国矿井高温热…     

振荡辐射下PMMA 热解与着火过程研究

采用正弦波变化振荡的辐射热流,对热厚PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的热解和着火过程进行研究,同时采用数值模拟,对实验结果进行验证和补充。结果表明,表面温度和深度温度随着时间而增加,温度由于周期性的辐射而发生振荡,而振荡幅度随着深度的增加而衰减;表面温度与深度温度振荡存在时间延迟;着火时间随着热流振荡周期的增大而减小,主要由于平均热流密度随着周期增大而增大。     

大跨度偏压隧道受火损伤分析

为探明火灾对大跨度偏压隧道造成的不利影响，依托贵州省某公路隧道工程，基于ANSYS有限元软件分析不同埋深及偏压条件下大跨度隧道结构的最大损伤和相对温度损伤变化规律，并对其温度场分布和应力分布规律进行总结。结果表明:衬砌高温损伤约60 mm，温度影响深度约300 mm，内部温升过程逐渐由曲线变化转变为直线变化；最大损伤深度随偏压角度增加近似呈指数增长变化，而相对温度损伤略有减小，当偏压角度较大时，火灾将成为隧道破坏的诱导因素而非直接因素；最大损伤深度与偏压隧道埋深近似呈抛物线变化，火灾对偏压隧道影响显著，必须采取有效预防措施；随着受火时间的增加，临火侧衬砌混凝土在热膨胀及围岩约束作用下，压应力快速增加，存在较大的压溃风险。     

开挖扰动及降雨入渗影响的地表沉降特征研究

为研究施工扰动和强降雨浸透影响下的地层变形演化特征,采用通用离散元程序(UDEC),开展不同降雨强度及不同开挖深度组合下地表沉降特征的模拟研究,探索开挖过程中的地表孔隙水压力及位移场分布规律。结果表明:随着开挖深度的增加,孔隙水压力逐渐减小,而土层的沉降量明显增加,且两者均受监测点与开挖位置之间距离的影响;降雨条件下土层的沉降量易受开挖工况的影响,靠近土体上层的土质(如杂填土及碎石填土,黏性土和砂土等)在开挖后产生的沉降量变化相似,下层的土体(如构造破碎带)相对发生沉降量较小;此外,上层土体的性能松散,透水性较好,具有较大的变形特性,所以,降雨入渗会增加上层土体的沉降量。     

水平风对不同液位深度酒精池火火焰长度的影响

通过改变风速、液位深度的大小,研究边界条件变化对酒精池火火焰长度的影响。研究结果表明：在无量纲液位深度小于一定值时,酒精池火的火焰长度会随着风速的增加而增大,当无量纲液位深度较大时,油盘外部酒精池火的火焰长度基本为0。风速相同而液位深度不同时,酒精池火的火焰长度会随着液位深度的增大首先增大,而后逐渐减小。这主要是因为,液位深度较大时,燃料表面的供氧量降低导致燃烧效率降低,最终导致火焰长度的减小。     

东山煤矿高温工作面降温技术分析

随着开采深度的不断增加,地温逐渐升高,煤矿井下高温热害日趋严重,导致事故率上升,严重制约了矿山开采向纵深发展。针对东山煤矿1231采煤工作面的高温环境,应用矿井热环境理论和矿井通风技术,分析风流自地面流向1231采煤工作面过程中风流温度的变化,得出各种热源对矿井风流升温的影响,为防治热害提供理论依据。通过增加风量、改变工作面通风方式等几种降温技术,工作面平均温度从28.41℃降低到26℃,降温效果明显,有效地改善了1231采煤工作面的气候环境。     

城市地下防空工程的维护利用

目前,城市有不少地下防空工程(防空洞)因闲置日久,出现了秃败、崩塌的趋势,若不及时采取措施,将对相应的地表建筑物的安全稳定性构成威胁。另一方面,防空洞有很多地表建筑所不具备的优点。因此,如果能把现有的防空洞加以改造利用,不仅可以较少的投资取得较好的效果,而且可消除塌陷的隐患。现就有关问题谈一点看法。一、地下工程的气候条件 1.地温由于季节及日照的影响,地表气温每日、每年都发生周期性变化,而在地表一定深度下,受深部地温的影响和温度振幅在土     

综采工作面上覆岩层裂隙动态发育规律

以陕西某矿为试验矿井,采用现场试验、数值模拟研究了综采工作面回采过程中上覆岩层裂隙发育特征。研究结果表明,陕西某矿综采工作面冒落带和裂隙带发育高度分别为42.9,94.2 m;工作面回采前裂隙发育度低,工作面回采后,受采动影响裂隙发育度明显提高;工作面推进到某一位置前,裂隙数量及发育高度随着工作面的推进而不断增加,随着工作面继续推进,采空区被压实,裂隙数量降低,而在工作面边缘区域,裂隙数量一直处于高水平,整个裂隙发育曲线呈"波浪"型分布。     

采空区热环境对深部倾斜厚煤层自燃区域影响研究*

为探究热场对深部倾斜采空区煤自燃区域划分的影响,通过对采场空隙结构和耗氧速率进行分析,利用Fluent软件模拟不同通风方式下热环境对采空区流场及自燃带影响。结果表明:受倾角工作面、采空区空隙率及地温梯度综合影响,下行冷风与受采空区浮升力作用的热风在工作面中下部汇合并涌向工作面,使工作面局部温度升高;上行通风方式采空区蓄热范围大于下行风,回风侧温度更高;上行通风自燃带进风侧范围25～40 m,回风侧范围21～52 m;下行通风自燃带进风侧范围15～40 m,回风侧范围15～24 m;结合工作面实测参数,上行风回风侧自燃带范围19～47 m,与实际误差较小。研究结果可为倾角采空区热场条件对自燃带划分影响分析提供参考。     

共用连续墙结构的现场测试与安全性评价

为分析相邻基坑开挖过程中共用连续墙的受力变化规律,以深圳地铁车公庙枢纽共用地下连续墙为研究对象,选择一个典型断面进行监测。通过在共用连续墙D内埋置混凝土应变计,得到现场测试2基坑施工全过程的受力情况,并以此评价共用连续墙D的安全性。结果表明:共用地下连续墙D处于安全状态;随着基坑的开挖深度增加,大多数测点的应变值呈增长趋势,轴力和弯矩变化越来越大;共用连续墙D受紧邻基坑开挖影响明显,内力变化较大。     

高分辨焊缝漏磁检测数值模拟研究

基于漏磁检测原理,利用有限元对管道焊缝漏磁进行计算分析,分别研究探头提离和缺陷深度对漏磁场及其分布情况的影响。计算结果表明,探头提离对漏磁场信号值有很强的影响作用,随着探头提离的增大,漏磁场先快速减小后变化缓慢;改变焊缝上缺陷的深度,漏磁场强度会随着深度增加而增大。通过分析数值信号和探头提离的非线性关系,以及缺陷的漏磁信号在对称位置上的对称关系,可借此设计交错阵列排布的一种焊缝漏磁检测的高分辨探头。     

考虑爆裂影响的钢筋混凝土梁火灾温度场数值分析

为了描述混凝土高温爆裂对构件热传导过程的影响,结合钢筋混凝土梁火灾试验,考虑爆裂时间和区域的不确定性,建立了火灾下钢筋混凝土梁数值分析模型,分析爆裂深度、爆裂面积比、爆裂位置等爆裂参数对梁跨中截面温度场的影响规律。研究结果表明:当钢筋混凝土梁发生受火爆裂,梁截面的温度显著升高,并随爆裂深度的增大而进一步增强;爆裂面积比对截面温度场影响不显著,当爆裂深度、爆裂位置一定,爆裂面积比增加达到13%左右时,截面温度场基本上不再变化;爆裂深度、爆裂面积比一定,梁跨中爆裂对截面温度场影响最大,但是底部纵筋处温度较顶部纵筋处温度升高较快。     

带肋薄壁钢管混凝土T形柱温度场试验与数值分析

为研究高温下带肋薄壁钢管混凝土T形截面柱温度场的分布规律,采用电热炉进行了温度场试验,进而采用ABAQUS有限元软件建立模型,与试验结果比较,验证模型的可靠性,在此基础上,分析了标准火灾下构件温度分布规律,构件从受火面到构件截面中部,温度逐渐降低,混凝土温度较钢管和钢筋温度明显滞后,且四个阳角温度高于两个阴角温度。在工程常用范围内,分析了受火时间、截面尺寸和加劲肋间距对构件温度场分布的影响,结果表明:随着构件截面尺寸的增大截面温度呈明显降低趋势,随着受火时间的增加钢管温度和混凝土温度呈不同态势增长,而钢筋加劲肋间距变化对温度场影响较小。