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定向井井筒弯曲载荷半逆解法和等效应力的数值解答
1
作者 张宏忠 曹欣 +5 位作者 景志明 刘国良 席仲琛 张保平 张新平 李明飞 《石油钻采工艺》 北大核心 2025年第4期423-433,共11页
定向井井筒承受内压、外压、轴向力和剪应力以及弯曲应力(狗腿度引起)等复杂载荷作用,常引发套管破裂、挤毁、错断等井下复杂情况。目前的相关研究中,井筒力学模型多局限于二维平面,未考虑剪应力的影响,导致对井筒等效应力的评估偏低。... 定向井井筒承受内压、外压、轴向力和剪应力以及弯曲应力(狗腿度引起)等复杂载荷作用,常引发套管破裂、挤毁、错断等井下复杂情况。目前的相关研究中,井筒力学模型多局限于二维平面,未考虑剪应力的影响,导致对井筒等效应力的评估偏低。建立了综合考虑内压、非均匀地应力、轴向力、剪应力和弯曲应力荷载的定向井井筒三维力学模型。基于该模型,推导了井筒的Mises等效应力计算公式,并分析了非均匀地应力、剪应力、井壁岩石弹性模量、泊松比、套管内压和方位角等因素对井筒Mises等效应力的影响规律。研究结果表明,两向地应力相同,第三向地应力载荷的非均匀度增加18%时,套管的Mises等效应力增加36%,且随着非均匀度增加,等效应力增加明显。三向地应力均不同时,非均匀度增加17%时,套管的Mises等效应力增加38%,相同不均度下套管的应力更大,井筒更不安全。当施加的剪应力达到正地应力幅值的7.3%时,井筒套管Mises等效应力增加2.84倍,水泥环Mises等效应力增加2.79倍,井壁岩石Mises等效应力增加3.75倍。套管的Mises等效应力与井壁岩石的弹性模量和泊松比成反比。该研究可为定向井井筒建立更准确的失效判据,从而避免或者减少井筒复杂事故的发生,同时也为复杂地应力作用下定向井井筒的Mises等效应力求解提供了新思路。 展开更多
关键词 定向井井筒 Mises等效应力 非均匀地应力 三维力学模型 剪应力 应力分析 套管强度
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快凝无机胶植筋锚固性能试验 被引量：6
2
作者 尚守平 黄新中 杨甜 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2019年第1期13-21,共9页
基于目前有机胶普遍存在的弹性模量低、易老化、耐热性能差等问题,研制出一种高强快凝的新型无机胶。对该无机胶在水平面及竖直面混凝土基材上的植筋进行了拉拔试验,通过对比不同工况下的试验结果,探究了钢筋直径、混凝土强度、锚固深... 基于目前有机胶普遍存在的弹性模量低、易老化、耐热性能差等问题,研制出一种高强快凝的新型无机胶。对该无机胶在水平面及竖直面混凝土基材上的植筋进行了拉拔试验,通过对比不同工况下的试验结果,探究了钢筋直径、混凝土强度、锚固深度以及植筋角度等因素对植筋锚固性能的影响。基于试验现象归纳了几种典型的破坏模式,并根据试验数据绘制了2种典型破坏模式的荷载-位移曲线,分析了植筋锚固的受力机理;从结构安全性和工程经济性角度出发,通过理论推导得出了锚固深度的近似计算公式,提出了一种简单而实用的植筋设计方法,将该方法应用于试验,并将得出的试验值与计算值进行了对比。结果表明:根据均匀剪切模型,28d植筋试件的平均黏结强度可达19.65MPa,甚至更高,超过《混凝土结构化学植筋技术规程》中A级胶所要求的黏结强度(11MPa);所提出的植筋设计方法适用于各种不同工况,其锚固深度理论计算值和试验值吻合较好,可应用于今后的植筋设计中。 展开更多
关键词 工程结构加固 无机植筋胶 拉拔试验 锚固性能 均匀剪切模型 植筋设计方法
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基于致动线和大涡模拟的不同入流风况下的风力机尾流特性研究 被引量：7
3
作者 陈安新 孙锐 +1 位作者 王凯 许昌 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1354-1361,共8页
风力机的尾流效应是风电场规划与设计中需要考虑的重要因素之一,准确评估风电场的尾流效应对于风电场微观选址、保障机组运行安全、提高风电场经济效益有着重要的意义。文章以NREL 5 MW风力机为对象,基于致动线和大涡模拟方法,研究其在... 风力机的尾流效应是风电场规划与设计中需要考虑的重要因素之一,准确评估风电场的尾流效应对于风电场微观选址、保障机组运行安全、提高风电场经济效益有着重要的意义。文章以NREL 5 MW风力机为对象,基于致动线和大涡模拟方法,研究其在均匀入流和切变入流等不同风况下风力机的尾流特性,入流风况分别为在不同风速下的均匀大气入流和在不同地表粗糙度情况下的切变大气入流。研究结果表明:入流风速增大,尾流区螺旋状叶尖涡的涡间距增大,尾流速度恢复的距离越长;地表粗糙度长度增加,在塔筒竖直方向内相同高度对应的风速减小,导致塔筒产生的阻力减小,风力机塔筒形成的涡更容易发生脱落和破裂,进而导致脱落涡的涡量值增加。研究结果有助于准确地理解风力机尾流发展变化规律,为风电场微观选址、风力机功率预测等工作提供理论支持。 展开更多
关键词 致动线模型 大涡模拟 均匀入流 切变入流 尾流特性
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振动台试验双向层状剪切型连续体模型箱设计及测试 被引量：1
4
作者 代建波 胡成涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期164-171,共8页
为研究非一致地震激励下土箱边界对埋地油气管道振动台试验的影响,该文章在国内外研制振动台用模型箱的基础上,设计了适用于该试验用的双向层状剪切型连续体模型箱,该模型箱是由层叠式框架箱体、滚动滑移机构、限位滑移机构以及伸缩机... 为研究非一致地震激励下土箱边界对埋地油气管道振动台试验的影响,该文章在国内外研制振动台用模型箱的基础上,设计了适用于该试验用的双向层状剪切型连续体模型箱,该模型箱是由层叠式框架箱体、滚动滑移机构、限位滑移机构以及伸缩机构等组成的三维结构体系。运用有限元分析软件ABAQUS对设计的模型箱进行振型分析,并利用振动台试验结果与数值模拟结果对照,探究在一致、非一致地震激励下模型箱的适用性及稳定性。分析结果表明:设计模型箱的自振频率与箱-土的自振频率相差较大,即模型箱对模型箱内土体的自振特性影响较小;同一深度处不同测点的土体加速度时程曲线吻合程度较高,即模型箱的边界效应较小;不同高度处的土体位移时程曲线波动幅度较大,即模型箱的层间剪切变形能力效果较好;同一高度处箱体两端的位移时程曲线表现出明显差异性,即箱体两端的错动变形效果理想。故该文所设计的双向层状剪切型连续体模型箱能够实现剪切变形效果和降低模型箱边界效应的影响,该模型箱的研制为今后研究埋地管道的地震响应问题提供坚实保障。 展开更多
关键词 非一致地震激励 双向层状剪切型连续体模型箱 有限元分析 振动台试验 边界效应
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轴对称荷载下软基砂石垫层沉降性状分析
5
作者 梁旭 蔡袁强 +1 位作者 王立忠 吴世明 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2001年第7期24-28,共5页
在建立软土地基砂石垫层剪切层模型的基础上 ,考虑了一维固结。该模型的数学形式是一个非线性二阶常微分方程 ,利用有限差分方法进行求解。研究在轴对称荷载的作用下 ,砂石垫层的半径、剪切模量和厚度对地面整体沉降和不均匀沉降的影响 ... 在建立软土地基砂石垫层剪切层模型的基础上 ,考虑了一维固结。该模型的数学形式是一个非线性二阶常微分方程 ,利用有限差分方法进行求解。研究在轴对称荷载的作用下 ,砂石垫层的半径、剪切模量和厚度对地面整体沉降和不均匀沉降的影响 ,并利用本文结果和传统的沉降计算方法作了比较 。 展开更多
关键词 软土地基 砂石垫层 Pasternak模型 Vlazov弹性模型 一维固结 不均匀沉降
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考虑黏结滑移与剪切效应的不均匀冻融损伤RC剪力墙数值模型 被引量：1
6
作者 荣先亮 卢博辽 +3 位作者 张琦玉 黄炜元 郑山锁 张艺欣 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期56-68,共13页
为了合理评估严寒环境下在役钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗震性能,采用相对动弹性模量为冻融损伤系数,结合修正Petersen模型构建了不均匀冻融损伤模型;基于经过准确性验证的既有公式建立了完好RC剪力墙剪切恢复力模型,进而通过分析冻融损伤R... 为了合理评估严寒环境下在役钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗震性能,采用相对动弹性模量为冻融损伤系数,结合修正Petersen模型构建了不均匀冻融损伤模型;基于经过准确性验证的既有公式建立了完好RC剪力墙剪切恢复力模型,进而通过分析冻融损伤RC剪力墙实测剪应变和剪力受参数影响的变化趋势,采用多参数回归建立了冻融损伤RC剪力墙剪切恢复力模型;基于既有材性实测数据建立了不均匀冻融损伤黏结强度模型,同时结合既有钢筋黏结滑移模型通过理论推导建立了不均匀冻融损伤纵筋滑移模型;结合所建立的不均匀冻融损伤模型、冻融损伤剪切滞回模型、冻融损伤不均匀的黏结强度-滑移模型,提出了冻融损伤剪力墙构件数值模型.最后采用8个不同参数冻融损伤RC剪力墙的拟静力实测数据对本文所提的数值模型的准确性进行了验证.结果表明:本文建立的数值模型可较准确地模拟冻融损伤RC剪力墙低周往复下的力-变形关系,可用于冻融环境下RC剪力墙的抗震性能评估. 展开更多
关键词 RC剪力墙 不均匀冻融损伤模型 剪切恢复力模型 不均匀冻融损伤黏结滑移模型 OPENSEES 钢筋混凝土
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基于非均布荷载的柔性基层沥青路面纵向开裂分析 被引量：11
7
作者 叶亚丽 徐全亮 +1 位作者 宁选杰 余四新 《长安大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期35-46,共12页
为研究柔性基层沥青路面纵向裂缝的产生机理和发展规律,实测了子午线货车轮胎在不同轴重和胎压下的接地印迹与应力。借助实测的子午线轮胎接地面积和简化的非均布轮载应力,建立了轮胎-路面非均布条形荷载力学计算模型,对不同沥青层厚度... 为研究柔性基层沥青路面纵向裂缝的产生机理和发展规律,实测了子午线货车轮胎在不同轴重和胎压下的接地印迹与应力。借助实测的子午线轮胎接地面积和简化的非均布轮载应力,建立了轮胎-路面非均布条形荷载力学计算模型,对不同沥青层厚度的柔性基层沥青路面结构进行了三维有限元分析,计算超载和设计轴载工况下2种路面结构最大拉应力和最大剪应力值及其发生位置,并依托级配碎石基层沥青路面足尺试验路进行了加速加载破坏试验,得到了中低温环境下沥青层开裂类型、发生位置和发展变化规律,提出以轮胎胎纹间隙处的最大剪应力作为沥青路面自顶向下开裂的力学指标;基于力学分析指标和足尺试验路疲劳破坏作用次数,构建沥青路面自顶向下疲劳开裂预估模型。研究结果表明:柔性基层沥青路面最大拉应力远离轮迹带,其应力值远小于沥青混合料的容许拉应力,对沥青层自顶向下扩展的纵向开裂无影响;最大剪应力发生在路表或距路表一定深度范围内,轴载越大,最大剪应力越接近路表,水平力越大,最大剪应力越靠近轮底中心;当轮载水平力系数由0增加至0.5时,最大剪应力由轮底边缘移至子午线轮胎第2条凸纹与第3条凸纹间隙处。足尺试验路重轴载加速加载破坏试验时,柔性基层沥青路面最先发生了位于轮底中心、源自路表自顶向下扩展的间断纵向裂缝,随重复轮载作用纵向裂缝逐渐连通,裂缝的扩展方向与轮胎胎纹走向一致,印证了纵向开裂源于轮底轮胎胎纹间隙处的理论分析结果,明晰了柔性基层沥青路面自顶向下开裂的关键破坏源。 展开更多
关键词 道路工程 加速加载试验 非均布条形轮胎荷载 最大剪应力 胎纹 预估模型 裂缝发展
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鱼腹式连续钢箱梁纵向剪力滞规律分析 被引量：1
8
作者 李艳凤 罗天泽 包龙生 《钢结构》 2019年第2期26-29,14,共5页
为了揭示鱼腹式钢箱梁剪力滞系数沿桥纵向分布规律,通过有限元分析软件MIDAS/Civil建立鱼腹式连续钢箱梁空间板壳模型,系统分析了鱼腹式连续钢箱梁在均布荷载、集中荷载和偏心荷载作用下的剪力滞系数纵向分布规律。结果表明:在均布荷载... 为了揭示鱼腹式钢箱梁剪力滞系数沿桥纵向分布规律,通过有限元分析软件MIDAS/Civil建立鱼腹式连续钢箱梁空间板壳模型,系统分析了鱼腹式连续钢箱梁在均布荷载、集中荷载和偏心荷载作用下的剪力滞系数纵向分布规律。结果表明:在均布荷载、集中荷载和偏心荷载作用下,鱼腹式钢箱梁剪力滞效应明显,剪力滞系数沿桥纵向分布并不均匀,在桥梁1/4跨和支座附近剪力滞系数变化最为剧烈,表现出正剪力滞效应和负剪力滞效应互相转化的现象。 展开更多
关键词 钢箱梁 有限元 板壳模型 均布荷载 集中荷载 偏载 剪力滞效应
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