摘要：复合材料增强管线钢管(CRLP)是一种具有高承压能力的新型管道,其应用日趋广泛,但相应的管道压力设计方法尚不完善。对现有规范的分析表明,现有压力设计模式已不适合组合型管道。通过以CRLP平均环向应变作为设计的显式失效判据,并区别不同工况下的失效模式,确定相应的安全系数。基于组合薄壁圆筒模型,分别导出了是/否进行预应力处理的压力设计公式。压力设计公式考虑了CRLP几何尺寸、管线钢和复合材料力学性能对设计压力的影响。算例分析表明,对于未经过预应力处理而直接投用的CRLP,主要的失效模式是试压过程中产生过量残余变形;而对于进行过预应力处理的CRLP,主要失效模式转变为工作压力下的蠕变破坏。预应力处理可以一定程度上提高CRLP的设计压力,并有助于充分利用复合材料的承载能力。

摘要：X80钢管道的环焊缝缺陷一般采用B型套筒补强的方法。为了进行B型套筒角焊缝力学性能模拟实验,并探究超声冲击对其力学性能的影响,设计多组X80钢材质的品字形角焊缝试件,用以模拟补强管道的拉伸、弯曲、低周疲劳工况。采用万能实验机和疲劳实验机,测得超声冲击处理前后试件的最大拉伸力、最大弯曲载荷和拉伸力循环次数曲线。实验结果表明,超声冲击处理角焊缝,对B型套筒结构的抗拉强度、弯曲强度、疲劳强度基本没有影响;在管道环焊缝完全开裂的极端情况下,B型套筒角焊缝能承受的极限弯矩约为管道母材的69%。实验结果可为确定B型套筒的适用条件提供基础数据。

摘要：为了提高复合材料增强管线钢管(CRLP)设计的承载安全性,提出了承载系数的概念,不仅能够体现复合材料层和衬管的承载裕量,而且能够反映两者的载荷分担比例。分析了CRLP预应力处理的加载历程,建立起复合材料层承载系数、衬管承载系数和预应力处理压力三者的关系。采用图示方法,直观分析了复合材料层承载系数对预应力处理压力取值范围的影响,以及预应力处理压力对衬管承载系数的影响。提出了优先保证复合材料层安全承载的改进方法,使得复合材料层的实际承载系数与设计承载系数一致,不随其厚度变化。

摘要：在某铁路特大桥声屏障试验段,布置超低压压力传感器阵列,采用自主研发的压力采集系统,测试获得了CRH3动车组以时速300km/h^350km/h往返行驶进出声屏障时的压力时程曲线。采用双线性插值方式,得到了压力传感器阵列布置区域的动态压力场。通过测试得到了压力场高低压区的形状、相对于声屏障的位置、高低压区的距离间隔等。分析了头波和尾波最大正、负压力值的差异。基于头波和尾波的压力场,得到压力场的最大正、负压力值与车速的平方近似成线性关系。研究结果可为声屏障的结构设计提供基础载荷数据。

摘要：为减小电机转子工作时的温度应力,电机工程师应用膨胀节原理,设计两根弯导条和一根直导条的组合结构代替原来的直导条结构。采用切割法释放此结构电机转子的残余应变,应用应变仪采集应变数据,并与同样材料和直径的直导条结构的测试结果对比,分析弯直导条组合结构对电机转子残余应变的影响。研究结果表明:弯直导条组合结构对端环环向残余应变的大小和不均匀度影响有限,但对直导条残余应变的影响较大,导致其应变标准差相比直导条结构电机转子增加15.5倍,最大残余应变增大2.12倍。试验结果对电机转子导条结构的设计有一定参考价值。

摘要：与传统管线钢管相比,复合材料增强管线钢管(CompositeReinforcedLinePipe,CRLP)具有承压能力高和质量轻等优势,但对其压力设计的研究尚不充分。CSAZ662-2015《油气管道系统》和GB/T35185—2017《石油天然气工业用复合材料增强管线钢管》中最大许用操作压力的设计思路不同,且设计结果差别较大。针对此问题,基于组合薄壁圆筒模型对承压CRLP进行分析,对最大许用操作压力下材料的名义许用应力和真实许用应力进行了区分,进而导出真实许用应力的显式表达形式,并以此作为设计安全裕度的评价指标。分析表明:现有规范和标准中的设计公式均无法保证管线钢和复合材料的真实许用应力为常量,对应两种设计方法,各组分材料的真实许用应力均随CRLP规格差异而发生变化,并且随着试压/预应力处理的历程而改变。基于上述分析和CRLP极限状态下的承载特征,提出一种改进的压力设计方法。新方法优先保证复合材料的真实许用应力为常量,并可由设计系数直接确定;在最大许用操作压力的计算中,考虑了加载历程的影响,物理意义明确。算例表明,其设计安全裕度较现有方法更为合理,对于CRLP压力设计的改进有参考价值。

摘要：为了更加合理地对含缺陷管道进行修复设计,需要对修复设计方法的适用性和准确程度进行分析。在ASME PCC-2-2011《压力设备和管道的检修》中,基于"基底管壁不屈服""基底管壁屈服""缠绕层许用应变"假设,提出了3种修复设计方法。基于力学解析分析,研究了3种修复层厚度计算方法与设计压力的相关性。设计、加工了深厚比约0.7的窄缝型和半椭球型缺陷,分别采用3种设计方法,在不同目标设计压力下计算了复合材料修复层厚度,分析了修复层厚度对于设计压力的敏感性。研究表明:"基底管壁不屈服"的修复方法对设计压力极为敏感,而"缠绕层许用应变"方法偏于保守,"基底管壁屈服"方法最适用于修复设计。

摘要：通过对蜂窝结构特点的分析,基于国内外蜂窝体成形工艺现状,采用挤压成形法对蜂窝体的成形展开研究。首先对蜂窝结构的喂料选择、配制和流变性进行实验研究,初步确定了喂料的流变特性及黏度值,运用有限元CFD软件POLYFLOW对蜂窝体的成形进行数值模拟,初步确定挤压成形模具的内部结构并进行逐步优化;然后加工得到挤压成形模具;最后进行蜂窝体成形实验,得到实验产品。挤压实验结果验证了仿真设计的挤压装置的可行性,为蜂窝体成形的进一步优化提供了有效手段和参考。

摘要：为了确保含环向表面裂纹埋地管道的安全,需要准确获取埋地管道所能承受的最大沉降量。在设计压力下,采用全尺寸管道的四点弯沉降模拟试验,获得含环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。建立沉降模拟试验的有限元模型,以断裂韧度为失效指标,计算模拟含环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。通过模拟试验验证有限元模型的有效性,改变管道模型的裂纹深度可以得到一系列含不同深度环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。同时,采用ANSYS软件建立场地不均匀沉降时的管土模型,分析管道埋深对沉降管道承载弯矩的影响。分析含不同深度环向表面裂纹管道的极限沉降量可知,当管道埋深不变时,管道发生失效的极限沉降量与裂纹深度呈近似线性负相关;当管道裂纹深度不变时,管道的极限沉降量与埋深呈非线性负相关。

摘要：为了确定含环向裂纹管道的复合材料修复厚度,基于等效刚度补偿原理,提出了等效刚度铺层厚度计算方法,设计了全尺寸未补强管道和补强管道的对比试验,观察到裂纹唇口轴向应变与裂纹唇口张开位移(CMOD)的线性关系,验证了依据等效刚度铺层厚度计算方法的修复效果.试验结果表明,复合材料能够连接环向裂纹两边的管体,形成管体—复合材料缠绕层一体的新型复合结构,改善裂纹的边界约束条件,进而改变管道裂纹处应力状态,恢复含裂纹管道的承载能力.对比管道补强前后管道裂纹处轴向和环向应变曲线可知,依据等效刚度计算方法进行铺层厚度设计,能提高裂纹管道承受内压和弯矩的安全裕度.