摘要：以一种黏结型的纤维增强柔性管作为研究对象,基于ABAQUS建立纤维增强柔性管的实体单元模型。根据二维Hashin失效判据判断柔性管失效情况,充分考虑管道内外护套层塑性及纤维增强层复合材料渐进失效,建立纤维增强柔性管的压溃数值模型。将特征值法与弧长法相结合,计算得到了较为精准的纤维增强柔性管临界压溃压力及对应的外压—椭圆度曲线;并对影响柔性管临界压溃压力的几个敏感性参数如椭圆度、纤维缠绕角度、直线度进行分析。研究结果表明椭圆度和直线度偏差的增大及纤维缠绕角度的降低均会使柔性管的临界压溃压力下降,该结果对纤维增强柔性管的设计与使用均具有一定的参考意义。

摘要：极地船舶冰区航行时,冰阻力的准确预报在保障船舶航行安全方面起着重要作用.近年来,机器学习在船舶方面的应用越来越广泛,其中,人工神经网络(ANN)是机器学习领域中一种常用的方法.本文的重点是设计一个用于预报极地船舶冰阻力的ANN模型.参考传统的经验和半经验公式,选择合适的输入特征参数,通过大量的船舶模型试验数据来训练神经网络,搭建径向基(RBF)神经网络模型,并选用遗传算法(GA)进行模型优化.研究表明,基于7个特征参数输入的遗传算法优化径向基(RBF-GA)神经网络模型具有良好的泛化效果,与模型试验和实船试验数据对比,平均误差在8%左右,具有较高的精度,可作为冰阻力预报工具.

摘要：水下发球系统具有可利用生产流体发球、不停井发球的优势,在现阶段与未来海洋油气开发具有广阔的应用前景。水下发球管汇结构复杂,存在多处弯管、变径三通,生产流体压力高,而发球工艺操作引起的管汇结构变形与振动情况尚不清晰。采用数值模拟的方法,计算了某水下发球管汇在发球工况中,流固耦合条件下管汇结构的位移、应力分布及振动情况。发现阀门的开关瞬间是压力变化幅度最大的特征时刻,也是引起管道位移、振动情况最严重的特征时刻;明确了管道结构风险位点为管汇结构末端,最大位移约为5.69 mm,主要由X方向贡献,最大等效应力为233.13 MPa,主要集中分布在T型管、弯管内侧处;提出了针对性的优化支撑方案,管汇结构最大位移降低至3.53 mm,低阶模态频率增幅约为1.74%~20.54%,说明管汇结构的安全性得到了提高。研究成果可为水下发球管汇的设计、运行提供理论依据。

摘要：由各种垂直施力引起的冰层破坏是极地探索和利用活动中重要的工程场景,而冰强度特性对于活动于此区域的平台的结构强度和安全操控的设计评估有直接影响。本文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池,制作盐水柱状模型冰,开展模型冰水平圆盘中心加载试验。试验对环向外沿均布支撑下的水平圆盘冰样中心区域垂直加载,利用测力系统记录冰样从起始承载直至弯曲破坏的力值曲线,根据受力峰值求取冰样破坏时的弯曲强度,利用影像系统捕捉冰样破坏失效细节,分析冰样承载失效过程。在此基础上,改变加载速度和冰样温度,开展系列试验测量,分析两个因素对模型冰弯曲强度的影响。本文工作为测量分析模型冰强度特性补充了一种可行手段,也为深入研究冰区结构物与冰层垂直作用机理和冰载荷形成机制建立了初步基础。

摘要：覆冰是威胁极地环境下海洋工程装备上部设施安全运行的潜在危险,而液滴收集系数反映了结冰对象捕获过冷却液滴的有效程度,因而是覆冰生长预测的关键参数。本文采用欧拉法对颗粒两相圆柱绕流进行数值仿真,通过研究液滴的斯托克斯数(St)和液滴雷诺数(Rew)两个关键因素,对液滴运动轨迹的影响规律进行分析。研究发现,斯托克斯数对液滴运动轨迹影响明显,在St较大(St>1)时,收集系数完全取决于St,而Rew的影响较弱,随着Rew的增加,整体收集系数和局部收集系数缓慢减小;在St较小(0.26<St<1)时,随着Rew的增加,局部和整体收集系数显著减小;由于流体在圆柱下游形成漩涡,在St<0.26时具有更大的随流性,驱使液滴卷吸入圆柱尾部近壁区,甚至与圆柱后壁发生碰撞,使得局部和整体收集系数随Rew增加而变大。

摘要：对液化天然气(LNG)船泵塔结构进行建模和强度分析,提升LNG船结构的安全性。构建由弹簧单元组连接泵塔主体结构与底部基座区域的“船体-泵塔”组合模型,分析液舱内液体晃荡时历运动、液体惯性力、超低温载荷的特征及计算和加载方式,提出多载荷联合作用下的LNG船泵塔结构强度分析方法。以一艘LNG实船为例,采用该方法计算得到泵塔结构的变形和应力,在此基础上分析弹簧单元数量、刚性系数和材料初始参考温度等关键参数对计算结果的敏感性。研究结果表明:提出的多载荷联合作用下的泵塔结构建模与强度分析方法符合《钢质海船入级规范》关于LNG船章节的细化实施方案和实船应用要求,采用该方法所得结果可供LNG船泵塔结构设计和校核参考。

摘要：为了解决不同直径管道相互连接时的柔性补偿问题,本文结合某工程项目的应用案例,采用有限元及试验相结合的方法,对波峰带直边波纹管的相关力学性能进行研究,并探究不同波峰直边长度的影响。结果表明,波峰带直边波纹管具有一定的低周疲劳寿命,强度设计可参照GB/T 16749—2018,疲劳寿命设计可参照GB/T 12777—2019,随着波峰直边段长度的增加,波纹管的刚度先增加后趋于不变,而波纹管疲劳寿命呈下降趋势,不利于产品的安全可靠性,这为波峰带直边波纹管的设计及工程应用提供依据。

摘要：基于我国南海某深海油气田开发经验,立足于现场低温、高压等工况要求,对深海连接系统锻件的锻造和热处理工艺进行合理设计,以确保该连接毂锻件能够满足深海油气井的开发生产需求。结合化学成分控制对连接系统大壁厚锻件进行试生产,同时开展锻件试样的化学成分、力学性能、冲击功和显微组织的相关分析。结果表明:锻件的化学成分和力学性能优异,满足深海生产工况实际要求;经过生产工艺优化后,锻件的力学性能良好,具备良好的冲击断裂韧性;热处理后的显微组织为粒状贝氏体+铁素体,晶粒度为9级,不同位置的晶粒度较为均匀,且非金属夹杂物未见明显差异。

摘要：东海盆地深部地层机械钻速(ROP)低、PDC钻头钻齿易磨损、单个钻头进尺数少的问题日益突出。为此,开展了岩石可钻性、硬度与塑性系数、强度、研磨性及组分检测试验,明确了导致该区域深部地层低ROP的主控因素,并对ROP变化规律进行了验证;设计了冲击载荷作用下PDC钻头异形齿破岩试验装置,开展了单齿破岩试验,利用3D扫描技术量化了三棱齿、斧形齿在不同冲击速度下的侵彻深度和破岩体积,计算了冲击破岩过程中的能量吸收效率以及破岩比功,对PDC钻头异形齿进行了优选;同时结合优选结果开展了现场试验。研究结果表明:岩石的高研磨性和高强度是东海盆地低ROP的主控因素,当冲锤冲击速度小于7.1 m/s时,三棱齿侵彻深度和破岩体积更大,提速效果较为明显;当冲锤冲击速度大于7.1 m/s时,斧形齿的破岩比功要小于三棱齿,且能量吸收效率更优,在高研磨地层作用下磨损较小,能更好地延长PDC钻头的寿命;现场试验也验证了该结论。研究成果可为东海盆地深部地层冲击钻井参数的确定以及PDC钻头钻齿的优选提供有效参考。

摘要：针对水下采油树结构可靠性分析,提出一种基于模糊综合评价理论的水下采油树结构可靠性分析方法。首先,通过分析不同厂家水下采油树构型,确定水下采油树的典型结构构型及组成,分析水下采油树在运行过程中所受的外载荷;其次,采用专家打分以及模糊综合评价法求得故障树底事件失效率,通过定量分析求解顶事件失效率、可靠度及可靠寿命曲线等可靠性指标;最后,对故障树进行重要度分析及失效率变化对系统结构可靠性的影响,结果表明:“树本体内磨损”的关键重要度最高,对系统结构可靠性的影响最大,是结构中的薄弱环节,应予以关注。研究成果可为水下采油树结构的风险评估提供技术参考,对水下采油树的设计制造提供一定的指导意义。