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基于ANCF的复杂地形下深海采矿柔性软管力学特性分析
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作者 邹丽 国奇 +3 位作者 金国庆 于宗冰 胡健 钱浩宇 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期640-649,共10页
深海采矿系统中柔性软管的空间构型和动态响应直接影响矿物输送效率和管道使用寿命。本文基于绝对节点坐标法(ANCF),建立了几何非线性柔性软管的静力学和动力学模型,系统研究了海底复杂地形下柔性软管的几何参数和力学特性的变化规律。... 深海采矿系统中柔性软管的空间构型和动态响应直接影响矿物输送效率和管道使用寿命。本文基于绝对节点坐标法(ANCF),建立了几何非线性柔性软管的静力学和动力学模型,系统研究了海底复杂地形下柔性软管的几何参数和力学特性的变化规律。结果表明,在不同地形条件下,软管靠近采矿车一端的空间构型显著变化,软管的几何参数(软管两端与y轴夹角α和β,软管弯折角度θ)对地形变化不敏感,但其力学特性(对中间仓和采矿车的牵引力)对地形变化敏感;在几何特性方面,随着采矿车运动,α和β呈线性下降趋势,θ呈线性上升趋势,且α和β的线性变化趋势的斜率一致;在力学特性方面,相同地形下,增加采矿车行驶速度会导致柔性软管牵引力的振动频率降低,振幅增加;相同速度下,凹地形上软管的振幅最小,凸地形上振幅最大。 展开更多
关键词 深海采矿 柔性软管 绝对节点坐标法 复杂地形
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含缺陷非粘结柔性软管抗拉铠装层轴向压缩力学性能研究 被引量:1
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作者 陈严飞 向涛 +5 位作者 何明畅 刘宇 刘瑞昊 钟榕锋 王鑫 江楠 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期645-655,共11页
非粘结柔性软管作为海洋油气田与海上平台连接的重要枢纽,在海洋生产中起着至关重要的作用。抗拉铠装层作为柔性软管的主要承载部件之一,一旦出现失效将对管道系统的完整性产生威胁。因此,明确各类缺陷对抗拉铠装层力学性能的影响机理,... 非粘结柔性软管作为海洋油气田与海上平台连接的重要枢纽,在海洋生产中起着至关重要的作用。抗拉铠装层作为柔性软管的主要承载部件之一,一旦出现失效将对管道系统的完整性产生威胁。因此,明确各类缺陷对抗拉铠装层力学性能的影响机理,并研究抗拉铠装层力学行为规律具有重要的理论意义和工程实用价值。本文采用数值模拟方法,研究含缺陷非粘结柔性软管抗拉铠装层的轴向压缩性能,建立五层非粘结柔性软管轴向压缩有限元模型,分别研究非金属层缺陷尺寸、层间摩擦系数和钢带断裂三种因素对柔性软管轴向压缩刚度和临界屈曲载荷的影响规律。研究结果表明,环空含水率上升引发的摩擦系数减小会显著降低临界屈曲载荷,非金属层缺陷和钢带断裂会显著降低轴向压缩刚度和临界屈曲载荷,因此,在工程中应重点关注环空含水率和各层结构完整性。上述结果可为柔性软管设计和完整性管理提供一定参考。 展开更多
关键词 非粘结柔性软管 失效 抗拉铠装层 屈曲 断裂 缺陷
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非粘结柔性软管失效模式与控制措施研究进展 被引量:9
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作者 陈严飞 何明畅 +5 位作者 宗优 董绍华 阎宇峰 张晔 刘昊 曹静 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期122-131,共10页
非粘结柔性软管是海洋油气田与海上平台连接的重要纽带,随着世界海洋油气开发逐步迈入深水和超深水区,其应用也更加广泛。由于柔性软管结构形式和所受载荷复杂,加上海洋环境恶劣,使柔性软管的失效模式更加多样。为此,通过梳理非粘结柔... 非粘结柔性软管是海洋油气田与海上平台连接的重要纽带,随着世界海洋油气开发逐步迈入深水和超深水区,其应用也更加广泛。由于柔性软管结构形式和所受载荷复杂,加上海洋环境恶劣,使柔性软管的失效模式更加多样。为此,通过梳理非粘结柔性软管国内外相关研究成果,系统分析了其运行过程中存在的8种典型失效模式,并且有针对性地提出了失效控制措施。研究结果表明:①椭圆度、侵蚀、腐蚀会削弱骨架层抵抗压溃的能力,引起压溃失效;②内压过大、管内气体无法通过排气系统正常排出,会引起抗压铠装层和外包覆层的爆破失效;③过大的轴向拉力载荷同腐蚀、疲劳共同作用会引起抗拉铠装层钢带断裂,骨架层也可能因拉力载荷发生解锁失效;④抗压铠装层钢带缠绕角度过大、外包覆层破裂,轴向压缩载荷易造成抗拉铠装层产生压缩屈曲失效;⑤过度弯曲会导致外包覆层发生破裂、金属层发生屈曲;⑥过度扭转主要导致抗拉铠装层的屈曲或断裂;⑦柔性动态立管常受到风浪流循环载荷作用,易发生疲劳失效;⑧管内流体的渗透或外包覆层破裂导致的海水倒灌会引发柔性软管内部发生腐蚀。结论认为,所提出的降低柔性软管失效风险的预防和控制措施,可以为柔性软管设计和运行管理提供参考。 展开更多
关键词 非粘结柔性软管 海洋油气 失效模式 控制措施 检测 完整性管理 结构强度 安全
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海洋油气柔性软管环空状态检测研究及应用 被引量:6
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作者 王凯 张熠 +2 位作者 喻西崇 王立佳 何元涛 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期155-160,共6页
海洋油气柔性软管的环空状态检测是管道实现完整性管理的重要前提和基础。针对海洋油气柔性软管典型结构,开展了环空气体、液体和腐蚀剥离物采样、环空体积检测、外保护层泄漏检测等检测系统的主要设备及工作流程研究,并在中国南海某油... 海洋油气柔性软管的环空状态检测是管道实现完整性管理的重要前提和基础。针对海洋油气柔性软管典型结构,开展了环空气体、液体和腐蚀剥离物采样、环空体积检测、外保护层泄漏检测等检测系统的主要设备及工作流程研究,并在中国南海某油田在役柔性软管现场进行了初步测试。通过环空浸没及剩余体积测试、注氮-保压-泄压全过程压力监测、气态样本组分分析、液态样本离子浓度及pH测定、固态沉积物扫描电镜和能谱仪多点测试、微区拉曼光谱测试等多种方法,评估了软管外保护层的完整性以及环空金属的腐蚀程度。结果表明,软管环空的液体可能来自于外保护层渗入的海水,液体浸没率较高且酸性较强,对环空金属的腐蚀风险较大。本文研究为海上油气柔性软管的安全保障提供了技术支撑。 展开更多
关键词 柔性软管 气体渗透 水蒸气冷凝 环空状态 无损检测
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一种免海水进入的柔性软管高效铺设技术 被引量:4
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作者 戚蒿 陈大江 汪建明 《船海工程》 北大核心 2016年第5期99-102,105,共5页
以南海某气田软管安装项目为例,研制爆破膜、段间快速连接器和球型法兰连接器等软管铺设成套设备,并发明了一种采用注浆气囊跨越已有海底管线和免海水进入软管的高效铺设技术。采用该成套设备和高效铺设技术,不但可节省大量的海上软管... 以南海某气田软管安装项目为例,研制爆破膜、段间快速连接器和球型法兰连接器等软管铺设成套设备,并发明了一种采用注浆气囊跨越已有海底管线和免海水进入软管的高效铺设技术。采用该成套设备和高效铺设技术,不但可节省大量的海上软管铺设作业时间,提高软管铺设效率;而且可保护软管免受海水介质的腐蚀,提高软管的整体使用寿命。 展开更多
关键词 柔性软管 成套设备 注浆气囊 免海水 铺设技术
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气力播种供气柔性软管阻力的计算机模拟 被引量:1
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作者 周德义 左春柽 马成林 《农机化研究》 北大核心 2006年第10期66-69,共4页
气力播种机是利用气流排出种子并输送到种沟的播种机械。供风是气力播种机工作过程中的重要环节,而在播种机供风中又以柔性风筒供风应用最为广泛。因此,讨论柔性风筒供风参数的计算方法对于合理设计气力播种机和选配风机有着十分重要的... 气力播种机是利用气流排出种子并输送到种沟的播种机械。供风是气力播种机工作过程中的重要环节,而在播种机供风中又以柔性风筒供风应用最为广泛。因此,讨论柔性风筒供风参数的计算方法对于合理设计气力播种机和选配风机有着十分重要的意义。 展开更多
关键词 农业工程 气力播种机 模拟 供气柔性软管 阻力
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一种用于深海采矿的柔性软管布放回收系统的计算分析 被引量:1
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作者 余倩 陈丹东 +2 位作者 杨高胜 谢梦琪 李文豪 《船海工程》 北大核心 2019年第3期118-122,共5页
根据深海采矿作业需求和船舶甲板总体布置,考虑月池旁、船艉和舷侧三种布放回收模式的优缺点,认为柔性软管舷侧布放回收的作业模式较为适用,采用Solidworks软件建立三维模型,采用ANSYS Workbench对作业平台和导向机构的结构强度进行有... 根据深海采矿作业需求和船舶甲板总体布置,考虑月池旁、船艉和舷侧三种布放回收模式的优缺点,认为柔性软管舷侧布放回收的作业模式较为适用,采用Solidworks软件建立三维模型,采用ANSYS Workbench对作业平台和导向机构的结构强度进行有限元分析,结果表明,结构强度满足深海采矿的使用需求。 展开更多
关键词 深海采矿 柔性软管 布放回收系统 有限元分析
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航空发动机用聚四氟乙烯软管内压载荷下振动特性的研究 被引量:1
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作者 李明 吴亚东 杜朝辉 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2022年第5期187-193,共7页
为了分析用于航空发动机管路系统中的柔性软管的振动特性,搭建了激励振动试验台,采用锤击法测量七种规格聚四氟乙烯软管在空载条件和充液加压条件下的自由震荡衰减曲线,得到固有频率和阻尼比,以及测量了软管在不同压力载荷下的轴向应变... 为了分析用于航空发动机管路系统中的柔性软管的振动特性,搭建了激励振动试验台,采用锤击法测量七种规格聚四氟乙烯软管在空载条件和充液加压条件下的自由震荡衰减曲线,得到固有频率和阻尼比,以及测量了软管在不同压力载荷下的轴向应变和周向应变,得出软管应变分布随着压力载荷变化的规律。结果表明:充液加压工况下软管固有频率远小于空管的固有频率,在最大工作压力范围内,随着压力增加,固有频率仅小幅度增加,因此在对发动机管路系统进行调频时,应主要考虑管路介质因素而可以忽略压力的影响。随压力载荷增加,软管应变呈现非线性变化,沿管长方向分布比较均匀且以轴向拉应变为主,拉应力引起的弯曲刚度增强,导致固有频率下降。 展开更多
关键词 振动与波 柔性软管 振动特性 应变测量 压力载荷 固有频率 试验研究
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强潮流海域长输气管道带压修复方案设计及应用 被引量:6
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作者 潘东民 于银海 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期146-154,共9页
东海某海底输气管道永久修复工程存在管道输送距离长、损伤点位于地质沉陷海床和施工区域受强潮流影响等不利因素,常规修复产生的废液量大、工程工期长,对产量影响大。设计了带压封堵的修复方案:通过使用辅助支架,实现了恶劣海况下开孔... 东海某海底输气管道永久修复工程存在管道输送距离长、损伤点位于地质沉陷海床和施工区域受强潮流影响等不利因素,常规修复产生的废液量大、工程工期长,对产量影响大。设计了带压封堵的修复方案:通过使用辅助支架,实现了恶劣海况下开孔封堵设备在水下的精确安装,保证了整个施工作业过程安全有序进行;开孔封堵设备的整体安装和回收,大幅减少了水下工作量,提升了施工效率;球形封堵头的选取,确保了长达40余天的带压封堵的有效性,为损坏管道更换提供了坚实的保障;柔性软管替代原受损管道,增强了管道对海床的适应能力,提高了管道更换的作业效率。本文设计的带压封堵修复方案在最终的工程实践中取得了良好的实施效果,可为以后类似管道修复项目提供借鉴。 展开更多
关键词 带压修复 开孔封堵 辅助支架 封堵头 柔性软管
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