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C形LNG储罐9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的关联研究
1
作者
王进佳
何杨烨
+4 位作者
张玉
高杰
樊林栋
毛毅轩
段梦兰
《海洋工程》
北大核心
2025年第4期207-218,共12页
C形LNG储罐存在大量被视为薄弱环节的焊缝区域,所以对9Ni钢焊缝进行断裂评估至关重要。作为断裂评估的核心参数,需要准确获得材料的断裂韧性水平。由于断裂韧性与裂尖拘束状态密切相关,因此亟须探明断裂韧性与裂尖拘束的定量关系。文章...
C形LNG储罐存在大量被视为薄弱环节的焊缝区域,所以对9Ni钢焊缝进行断裂评估至关重要。作为断裂评估的核心参数,需要准确获得材料的断裂韧性水平。由于断裂韧性与裂尖拘束状态密切相关,因此亟须探明断裂韧性与裂尖拘束的定量关系。文章基于细观损伤力学理论,建立单边缺口弯曲试件(SENB)的裂纹扩展阻力有限元模型,通过与试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的准确性。采用裂尖张开位移δ(CTOD)及裂尖等效塑性应变区面积A_(p)作为断裂韧性及裂尖拘束的表征参数,研究了材料参数(硬化系数、强度匹配系数)和几何尺寸参数(裂纹深度、试件厚度)对材料断裂韧性及裂尖拘束的影响规律。利用ABAQUS二次开发技术建立9Ni钢焊缝试件断裂韧性和裂尖拘束的数值结果数据库,获取试件不同的裂尖拘束状态及对应的断裂韧性,构建9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的定量统一关联,准确获得9Ni钢焊缝的断裂韧性水平。研究表明:提高材料的硬化系数和焊缝的强度匹配系数,均能降低裂尖拘束度并提高焊缝的断裂韧性;增大裂纹深度和试件厚度均会提高裂尖拘束度并降低焊缝的断裂韧性;相较于裂纹深度,试件厚度对焊缝断裂韧性的影响程度低。拟合得到的关系式可准确描述9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的统一关联,能为C形LNG储罐的断裂评估时焊缝断裂韧性的确定提供工程参考。
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关键词
9NI钢
焊缝
裂尖张开位移
裂尖拘束
有限元模型
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职称材料
海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法
被引量：
2
2
作者
何杨烨
谭健
+3 位作者
韩元明
袁坤
刘军鹏
安峰辰
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024年第3期44-59,共16页
海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确...
海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确。针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题,进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导,求解了稳态温度和应力分布,首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解,并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力。采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力(Max Stress)准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效,基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷。温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著。不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势,增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数,选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异。热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大,管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强。
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关键词
海洋立管
热塑性管
轴对称载荷
温度分布
失效分析
极限承载力
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职称材料
基于神经网络优化算法的海洋动态缓波型立管设计
被引量：
2
3
作者
黄松
黄宇杰
何杨烨
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024年第3期83-94,共12页
柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂。通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立...
柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂。通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立管分析软件OrcaFlex,在充分考虑环境因素、船体结构、立管材料和线型以及重力块、浮力块、系链等配置参数的情况下,建立缓波型立管系统有限元模型,通过静动态分析验证其满足设定的关于立管构型、张力、弯曲半径,系链张力和FPSO偏移量5个约束条件。结合神经网络优化算法和遗传算法制定出针对文中立管系统的优化算法并通过MATLAB编程将浮力块数量优化至最少,之后基于L-M算法构建神经网络模型,通过迭代训练提升精度,得到最终参数优化结果。通过对比优化前后静动态分析结果可知:优化后浮力块数量大幅减少,立管最大有效张力大幅减小,而悬挂段最低点深度有一定程度的增大,整体构型更趋向于合理的缓波型构型。
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关键词
缓波型立管
浮力块
动态响应
神经网络
优化设计
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职称材料
题名
C形LNG储罐9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的关联研究
1
作者
王进佳
何杨烨
张玉
高杰
樊林栋
毛毅轩
段梦兰
机构
中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院
机械工业仪器仪表综合技术经济研究所
中海油研究总院有限责任公司
清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院
出处
《海洋工程》
北大核心
2025年第4期207-218,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52222111)。
文摘
C形LNG储罐存在大量被视为薄弱环节的焊缝区域,所以对9Ni钢焊缝进行断裂评估至关重要。作为断裂评估的核心参数,需要准确获得材料的断裂韧性水平。由于断裂韧性与裂尖拘束状态密切相关,因此亟须探明断裂韧性与裂尖拘束的定量关系。文章基于细观损伤力学理论,建立单边缺口弯曲试件(SENB)的裂纹扩展阻力有限元模型,通过与试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的准确性。采用裂尖张开位移δ(CTOD)及裂尖等效塑性应变区面积A_(p)作为断裂韧性及裂尖拘束的表征参数,研究了材料参数(硬化系数、强度匹配系数)和几何尺寸参数(裂纹深度、试件厚度)对材料断裂韧性及裂尖拘束的影响规律。利用ABAQUS二次开发技术建立9Ni钢焊缝试件断裂韧性和裂尖拘束的数值结果数据库,获取试件不同的裂尖拘束状态及对应的断裂韧性,构建9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的定量统一关联,准确获得9Ni钢焊缝的断裂韧性水平。研究表明:提高材料的硬化系数和焊缝的强度匹配系数,均能降低裂尖拘束度并提高焊缝的断裂韧性;增大裂纹深度和试件厚度均会提高裂尖拘束度并降低焊缝的断裂韧性;相较于裂纹深度,试件厚度对焊缝断裂韧性的影响程度低。拟合得到的关系式可准确描述9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的统一关联,能为C形LNG储罐的断裂评估时焊缝断裂韧性的确定提供工程参考。
关键词
9NI钢
焊缝
裂尖张开位移
裂尖拘束
有限元模型
Keywords
9Ni steel
weld
crack tip opening displacement(CTOD)
crack tip constraint
finite element model
分类号
P752 [天文地球—海洋科学]
TE835 [石油与天然气工程—油气储运工程]
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职称材料
题名
海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法
被引量：
2
2
作者
何杨烨
谭健
韩元明
袁坤
刘军鹏
安峰辰
机构
中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院
出处
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024年第3期44-59,共16页
基金
中国石油大学(北京)基金资助项目(2462023QNXZ007)
国家自然科学基金资助项目(52078482,52171286)。
文摘
海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确。针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题,进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导,求解了稳态温度和应力分布,首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解,并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力。采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力(Max Stress)准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效,基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷。温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著。不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势,增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数,选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异。热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大,管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强。
关键词
海洋立管
热塑性管
轴对称载荷
温度分布
失效分析
极限承载力
Keywords
marine riser
thermoplastic pipe
axisymmetric loading
temperature distribution
failure analysis
ultimate bearing capacity
分类号
P756.2 [天文地球—海洋科学]
TE973 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
基于神经网络优化算法的海洋动态缓波型立管设计
被引量：
2
3
作者
黄松
黄宇杰
何杨烨
机构
中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院
清华大学能源与动力工程系
出处
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024年第3期83-94,共12页
基金
中国石油大学(北京)基金资助项目(2462023QNXZ007)
北京市科学技术协会青年人才托举工程(BYESS2023462)。
文摘
柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂。通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立管分析软件OrcaFlex,在充分考虑环境因素、船体结构、立管材料和线型以及重力块、浮力块、系链等配置参数的情况下,建立缓波型立管系统有限元模型,通过静动态分析验证其满足设定的关于立管构型、张力、弯曲半径,系链张力和FPSO偏移量5个约束条件。结合神经网络优化算法和遗传算法制定出针对文中立管系统的优化算法并通过MATLAB编程将浮力块数量优化至最少,之后基于L-M算法构建神经网络模型,通过迭代训练提升精度,得到最终参数优化结果。通过对比优化前后静动态分析结果可知:优化后浮力块数量大幅减少,立管最大有效张力大幅减小,而悬挂段最低点深度有一定程度的增大,整体构型更趋向于合理的缓波型构型。
关键词
缓波型立管
浮力块
动态响应
神经网络
优化设计
Keywords
lazy wave riser
buoyancy blocks
dynamic response
neural networks
optimization design
分类号
P756 [天文地球—海洋科学]
TE53 [石油与天然气工程—油气田开发工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
C形LNG储罐9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的关联研究
王进佳
何杨烨
张玉
高杰
樊林栋
毛毅轩
段梦兰
《海洋工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法
何杨烨
谭健
韩元明
袁坤
刘军鹏
安峰辰
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于神经网络优化算法的海洋动态缓波型立管设计
黄松
黄宇杰
何杨烨
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024
2
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职称材料
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