高某气井加重杆屈曲失稳分析

目的分析某气井开展节流器投放作业时被高压天然气顶飞的加重杆的失效原因。方法采用外观检查、宏观分析、无损检测、螺纹检测、金相分析和受力计算等检测或分析方法进行了失效原因分析。结果加重杆本体金相组织无异常,但螺纹的螺距和齿宽均变窄,齿高变高,变形严重,其组织均有变形流线。通过应力计算和分析表明,失效的加重杆受到轴向压应力远大于杆体失稳的临界力。结论失效的主要原因是气井注醇作业未将井筒疏通,导致其下部井筒内压力过大,加重杆受到向上冲力和防喷器阻力叠加的轴向压应力超过了其杆体失稳的临界力,从而导致其严重变短变粗而屈曲失稳。同时加重杆受到的向上冲力也超过了防喷器阻力,因而冲破了防喷器的阻碍而飞出井口。     

考虑屈曲行为的钢筋力学性能数值仿真分析

为评估考虑结构中纵筋受压屈曲形态的力学性能,采用ABAQUS有限元软件对长径比(L/D)不同的纵向钢筋在轴向压缩和循环荷载下强度和刚度的变化情况进行数值仿真,同时考虑加载历史和加载方式对钢筋力学性能的影响。结果表明,屈曲对纵向钢筋力学性能影响比较显著,纵向钢筋压缩性能取决于L/D,与钢筋屈服强度无关;钢筋在循环荷载作用下其力学性能受到加载历史、塑性变形、累积损伤以及L/D的影响,拉伸超过屈服应变后将导致钢筋压缩强度的损失,塑性变形和循环加载共同导致了钢筋累积损伤,钢筋屈曲行为造成了受压时钢筋强度和刚度的退化,并且随着L/D的增加钢筋强度和刚度退化越显著。     

输电塔结构的动力稳定性研究

作为一种重要的生命线工程,输电线路的破坏会造成巨大的经济损失。统计显示,风荷载作用下输电塔结构的动态侧倾失稳是输电线路经常发生的破坏形式之一。因此,对风作用下输电塔结构的失稳破坏进行研究有着十分重要的意义。本文应用谐波叠加法模拟脉动风场,分别采用Budiansky-Roth准则和动态增量法(IDA)结合位移相等准则这两种方法,基于ANSYS的非线性屈曲分析和时程分析模块,对沈阳某输电塔的抗风动力稳定性进行了研究。结果表明,风的动力特性对结构稳定性影响较大,现行规范中按等效静力风荷载进行计算是偏于不安全的。     

椭圆变形管道非开挖修复内衬弹性屈曲性能研究

非开挖内衬技术广泛应用于城市地下管网的修复，对于保护城市环境和保障地下管网结构安全具有重要意义。然而原有管道的椭圆变形缺陷会降低新建内衬管的结构稳定性。将几种不同的椭圆变形管道内衬临界屈曲压力计算数学模型进行了对比，分析了现有规范中计算方法的不足，并基于最小势能原理和非线性理论，通过椭圆局部曲率方程推导出内衬的结构势能，建立起原有管道椭圆变形后柔性内衬管在外部静水压力作用下屈曲压力计算的数学模型；通过理论模型计算结果与有限元数值模拟结果进行对比，发现两者计算得到的内衬临界屈曲压力的计算误差基本上在10%以内；分析了不同椭圆度和内衬尺寸比(DR)值对内衬临界屈曲压力的影响规律，并通过与其他计算模型进行对比，验证了本文提出的计算模型在不同DR值内衬设计时的优势。     

组合钢管混凝土式防屈曲支撑

由于河北省图书馆加固改造工程的实际需要,开发出了一种新型组合钢管混凝土式防屈曲支撑。该新型支撑解决了全钢型防屈曲支撑在大长度时难以满足稳定性的问题,而且比起传统钢管混凝土约束的防屈曲支撑,无需考虑内芯与混凝土之间的粘结力问题,加工过程简便、施工速度快,且质量容易控制。现已对此类新型支撑完成了短试件和足尺试件的拟静力滞回性能试验,试验结果表明,新型支撑的滞回曲线饱满稳定,整体稳定性和局部稳定性较好,满足工程要求。     

基于E-μ模型的约束屈曲支撑结构抗震设计与评估方法∗

既有中心支撑钢框架结构采用约束屈曲支撑进行替换加固时,常需进行多次非线性时程分析,以获取约束屈曲支撑的承载力和刚度.为避免大量的非线性分析与迭代计算,通过计算各参数条件下单自由度中心支撑钢框架结构和约束屈曲支撑结构的延性需求谱,建立了在延性需求满足抗震加固要求条件下的约束屈曲支撑结构等效耗能(E)与延性需求(μ)之间的关系,即E—μ模型.基于该模型提出了一种约束屈曲支撑结构抗震加固设计与简化评估方法.最终通过对一个6层中心支撑钢框架结构采用约束屈曲支撑进行加固设计与评估,验证了所提方法的适用性.     

FRP约束钢筋混凝土柱中钢筋屈曲行为研究

通过FRP约束钢筋混凝土柱的单向和往复轴压试验,研究了外包FRP的断裂应变、刚度、以及加载方式对钢筋屈曲性能的影响。采用了两种不同的纤维材料:CFRP和PET FRP,二者具有不同的断裂应变(CFRP1.5%;PET FRP5%)。在试验分析的基础上,发展了考虑FRP侧向约束作用的弹性地基梁模型,该模型能够较好地分析FRP约束钢筋混凝土柱中钢筋屈曲行为。基于弹性地基梁模型和试验数据,提出了考虑FRP侧向约束作用的钢筋屈曲经验模型。并将该模型通过二次开发的方法写入OpenSees数值分析平台,对FRP约束RC柱的往复轴压行为进行数值分析,分析结果与试验结果吻合较好。研究成果可为精确分析FRP约束钢筋混凝土结构的抗震性能提供有力的工具。     

局部点蚀损伤下H型钢柱承载能力研究∗

为了研究局部点蚀损伤对 H 型钢柱承载能力的影响,建立数值模型并理论验证了其合理性。以实际结构中损伤位置为参考,分别在柱脚和柱中位置的翼缘和腹板上布置不同腐蚀程度的点蚀坑,并对各组模型进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,得到其屈曲模态和极限承载能力。研究结果表明：不同分布位置、不同腐蚀程度下的 H 型钢柱屈曲模态并未发生明显改变,均表现为在弱轴平面的弯曲失稳;极限承载力折减系数(r)与壁厚损伤度(α) 近似呈现线性关系,与点蚀损伤强度(DOP)之间的关系可用二次多项式较为准确的描述,且随着 α 和 DOP 增长,r 的降低速度有逐渐加快趋势;局部点蚀范围越靠近柱中,H 型钢柱承载力损失越多,故柱中为局部点蚀敏感区;用失重率(D_w)可较好的综合考虑 α 和 DOP 对钢柱承载能力的影响,r 和 D_w在各工况下均表现出较好的近似线性关系,在实际工程中,可用失重率对局部点蚀损伤下 H 型钢柱进行安全性评级。     

变截面门式刚架结构极限承载力分析

采用变截面薄腹构件是门式刚架结构轻型化的主要措施之一。如何利用变截面薄腹构件的腹板屈曲后强度并同时保证构件乃至结构的安全度始终是门式刚架结构工程设计的重要内容。根据有效宽度法的基本思想,提出了相关屈曲系数概念,在变截面H钢构件双重非线性数值分析基础上获得的局部屈曲荷载拟合公式,应用于变宽度楔形腹板的有效宽度简化计算公式当中。应用改进后的有效宽度法,进行了变截面门式刚架结构考虑构件局部屈曲影响的极限承载力分析,探讨了腹板平均宽厚比、腹板楔率对结构极限承载力的影响,提出了对变截面门式刚架结构优化设计的工程建议,并具有工程指导意义。     

偏心载荷作用下弯管组合段局部屈曲失效分析

为研究弯管组合段在复杂载荷作用下的屈曲行为,提出1种基于远场应变评估管道稳定性的方法,利用数值模拟方法,建立偏心载荷作用下弯管组合段有限元模型,确定临界屈曲状态下管道的极限载荷及应变状态,并研究内压、壁厚以及载荷分布对弯管组合段极限承载能力与极限应变能力的影响。研究结果表明：内压增加或壁厚减少都会降低管道的极限承载能力,均布载荷增加与非均布载荷减少会增强管道抵抗屈曲能力;距离褶皱中心为0.21D的远场应变可以作为管道临界屈曲应变,其极限压缩应变值为0.5%。研究结果可为复杂载荷下弯管组合段的稳定性评估提供参考。