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聚氨酯新型立管固定夹具的设计与计算分析
1
作者
祁雷
郑仁杰
+4 位作者
陈第一
屈衍
李宁
孙兆恒
刘子梁
《哈尔滨工程大学学报》
北大核心
2025年第7期1325-1332,共8页
针对立管固定系统成本居高不下、安装困难和效率低等问题,本文依据海洋平台中油气管道项目的设计需求,设计了一种氨酯复合材料新型立管固定夹具。并采用有限元仿真计算和经验计算的方法,开展了夹具材料的力学特性分析、聚氨酯复合材料...
针对立管固定系统成本居高不下、安装困难和效率低等问题,本文依据海洋平台中油气管道项目的设计需求,设计了一种氨酯复合材料新型立管固定夹具。并采用有限元仿真计算和经验计算的方法,开展了夹具材料的力学特性分析、聚氨酯复合材料夹具的强度分析、含有钢带的聚氨酯夹具强度分析、立管及夹具的安装动力学分析和在位分析、以及夹具上螺栓滑动和接触的校核等分析。计算结果表明:夹具的材料选型和设计方案满足设计要求,但发现仍存在材料和结构强度优化的空间,钢带加强的夹具力学性能更加优良。在进一步的设计中可以考虑只在连接处进行加强,提高其承载力和材料的利用率。
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关键词
聚氨酯
复合材料
立管夹具
结构设计
结构强度
动力学分析
在位分析
螺栓校核
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职称材料
可移动自升式井口平台的立管强度和疲劳寿命分析
被引量:
1
2
作者
李行
邹科
+5 位作者
陈第一
周崇尧
屈衍
严晓扬
唐霖
李镜
《船海工程》
北大核心
2024年第2期115-120,共6页
针对自升式海上平台中两种结构形式的WZ12-8E/W立管,考虑波浪、洋流、土壤特性、附着海生物、温度和腐蚀等综合环境,计算和分析不同设计水位工况下,两种立管在平台移动下的结构强度,并校核是否发生涡激振动,以及预测交变载荷作用下的疲...
针对自升式海上平台中两种结构形式的WZ12-8E/W立管,考虑波浪、洋流、土壤特性、附着海生物、温度和腐蚀等综合环境,计算和分析不同设计水位工况下,两种立管在平台移动下的结构强度,并校核是否发生涡激振动,以及预测交变载荷作用下的疲劳寿命。借助ORCAFLEX有限元软件,计算两种立管在多种海况下的动态响应,并把弯矩和张力转化为应力值。利用S-N曲线、雨流计数法和Miner累积损伤准则预测其疲劳寿命,并分别累计0°、45°和90°每个方向下37个工况的疲劳损伤。计算发现两种立管在作业和极端工况下,不会发生涡激振动,强度满足设计要求;但发现疲劳损伤较大且不满足设计寿命要求的结构区域,并提出增加疲劳寿命的改进方法。
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关键词
平台立管
动态响应
结构强度
涡激振动
疲劳寿命
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职称材料
拖挂载荷下复合材料水下防护结构损伤分析
3
作者
石锦坤
郑仁杰
+3 位作者
刘晓彬
陈第一
屈衍
王召
《船海工程》
北大核心
2024年第5期38-43,共6页
通过对水下防护结构的材料开展海水劣化和材性试验,证明玻璃纤维和乙烯基酯树脂组成的复合材料在海水浸泡后仍具有很高的强度。根据海底管道终端的功能需求对水下防护罩展开结构设计和铺层设计。并基于Larc05损伤准则,借助ABAQUS对所设...
通过对水下防护结构的材料开展海水劣化和材性试验,证明玻璃纤维和乙烯基酯树脂组成的复合材料在海水浸泡后仍具有很高的强度。根据海底管道终端的功能需求对水下防护罩展开结构设计和铺层设计。并基于Larc05损伤准则,借助ABAQUS对所设计的水下防护罩展开拖挂载荷下的损伤分析和研究。分别对有无帽型加强筋的两种防护罩上的4个不同拖挂位置进行加载、计算和分析,发现结构最容易发生的是基体损伤。无帽型加强筋的防护罩在位置3和4相对位置1和2更容易出现损伤。有帽型加强筋的防护罩相对无帽型防护罩,在位置2处的承载力下降了29.6%,发生纤维断裂损伤,剩余位置处承载力都有所提升。
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关键词
水下防护结构
玻璃纤维复合材料
结构设计
Larc05准则
损伤预测
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职称材料
基于数值模拟的脐带缆防弯器段疲劳寿命分析研究
被引量:
7
4
作者
闫懋延
邹科
+3 位作者
屈衍
刘刚
朱鹏程
毛彦东
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期53-60,共8页
防弯器是嵌套于脐带缆端部的关键附件,其主要作用是防止脐带缆发生过度弯曲变形。由于海洋环境荷载和浮体的边界运动作用,脐带缆防弯器段往往承受拉弯交变载荷,在长期作用下会产生疲劳破坏。现有研究往往聚焦于脐带缆自身结构的疲劳损伤...
防弯器是嵌套于脐带缆端部的关键附件,其主要作用是防止脐带缆发生过度弯曲变形。由于海洋环境荷载和浮体的边界运动作用,脐带缆防弯器段往往承受拉弯交变载荷,在长期作用下会产生疲劳破坏。现有研究往往聚焦于脐带缆自身结构的疲劳损伤,而对于防弯器结构疲劳性能分析较少。文中考虑两者之间的滑动摩擦和几何非线性等因素,建立脐带缆防弯器段的有限元模型。进而,通过整体水动力分析获得张力载荷时程曲线。最后,基于Fe-safe疲劳寿命软件建立预测防弯器的服役寿命方法。通过该方法得出在服役时脐带缆和防弯器均满足使用年限要求和脐带缆首先破坏的结论。该方法可为防弯器的分析设计具有一定的指导意义。
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关键词
防弯器
脐带缆
数值模拟
疲劳寿命预测
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职称材料
基于模拟退火的动态缆线型优化
被引量:
3
5
作者
邹科
袁振钦
+4 位作者
刘刚
王辉
屈衍
孙亚峰
祝茂宇
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期18-23,30,共7页
动态电缆在水中的线型对确保电缆的合理受力,保证疲劳寿命具有重要的作用。文中针对浮式风电动态缆的陡波线型,基于经典悬链线方程,以远位张力与近位曲率的利用率之和作为线型优化的目标,采用模拟退火算法对线型进行优化,分析了不同浮...
动态电缆在水中的线型对确保电缆的合理受力,保证疲劳寿命具有重要的作用。文中针对浮式风电动态缆的陡波线型,基于经典悬链线方程,以远位张力与近位曲率的利用率之和作为线型优化的目标,采用模拟退火算法对线型进行优化,分析了不同浮力系数对线型优化的影响。文中结论对线型工程设计具有一定参考和指导意义。
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关键词
浮式风电
动态缆
陡波线型
模拟退火优化
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职称材料
不同数值建模方法对风电海缆拉伸力学性能分析的敏感性研究
被引量:
3
6
作者
解伟轩
邹科
+3 位作者
王华琳
屈衍
毛彦东
刘刚
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期24-30,共7页
风电海缆是浮式风电系统中的关键输电装备,其在复杂的海洋环境中易受到较大拉伸载荷的破坏,导致整个风电系统无法正常工作。为了保证风电海缆系统正常运行,需要研究风电海缆的拉伸力学性能。由于风电海缆结构的复杂性,目前多依托于数值...
风电海缆是浮式风电系统中的关键输电装备,其在复杂的海洋环境中易受到较大拉伸载荷的破坏,导致整个风电系统无法正常工作。为了保证风电海缆系统正常运行,需要研究风电海缆的拉伸力学性能。由于风电海缆结构的复杂性,目前多依托于数值模拟方法开展相关研究,但是不同数值模拟方法对拉伸力学行为分析结果有着明显的影响。文中首先给出风电海缆力学模型的拉伸刚度理论计算方法,然后,通过合理的简化构建了基于梁单元和基于实体单元两种不同的数值建模方法对风电海缆的拉伸力学性能进行求解。最后将理论建模方法和两种不同数值建模方法相对比,研究不同数值建模方法对风电海缆拉伸力学性能分析结果的敏感性,进而为实际工程提供一定的参考意义。
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关键词
风电海缆
力学性能
理论建模
数值建模
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职称材料
题名
聚氨酯新型立管固定夹具的设计与计算分析
1
作者
祁雷
郑仁杰
陈第一
屈衍
李宁
孙兆恒
刘子梁
机构
渤海石油航务建筑工程
有限
责任
公司
深
洋
海工
技术
(
深圳
)
有限公司
华南理工大学海
洋
科学与工程学院
出处
《哈尔滨工程大学学报》
北大核心
2025年第7期1325-1332,共8页
基金
国家自然科学基金项目(41976195,51679033)
国家重点研发计划(2016YFC0303400)。
文摘
针对立管固定系统成本居高不下、安装困难和效率低等问题,本文依据海洋平台中油气管道项目的设计需求,设计了一种氨酯复合材料新型立管固定夹具。并采用有限元仿真计算和经验计算的方法,开展了夹具材料的力学特性分析、聚氨酯复合材料夹具的强度分析、含有钢带的聚氨酯夹具强度分析、立管及夹具的安装动力学分析和在位分析、以及夹具上螺栓滑动和接触的校核等分析。计算结果表明:夹具的材料选型和设计方案满足设计要求,但发现仍存在材料和结构强度优化的空间,钢带加强的夹具力学性能更加优良。在进一步的设计中可以考虑只在连接处进行加强,提高其承载力和材料的利用率。
关键词
聚氨酯
复合材料
立管夹具
结构设计
结构强度
动力学分析
在位分析
螺栓校核
Keywords
polyurethane
composites
riser clamp
structural strength
structural design
dynamic analysis
in situ analysis
bolt checking
分类号
P751 [交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
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职称材料
题名
可移动自升式井口平台的立管强度和疲劳寿命分析
被引量:
1
2
作者
李行
邹科
陈第一
周崇尧
屈衍
严晓扬
唐霖
李镜
机构
中海油能源发展装备
技术
有限公司
湛江分
公司
深
洋
海工
技术
(
深圳
)
有限公司
华南理工大学海
洋
科学与工程学院
出处
《船海工程》
北大核心
2024年第2期115-120,共6页
基金
国家自然科学基金(41976195,51679033)
国家研发计划(2016YFC0303400)。
文摘
针对自升式海上平台中两种结构形式的WZ12-8E/W立管,考虑波浪、洋流、土壤特性、附着海生物、温度和腐蚀等综合环境,计算和分析不同设计水位工况下,两种立管在平台移动下的结构强度,并校核是否发生涡激振动,以及预测交变载荷作用下的疲劳寿命。借助ORCAFLEX有限元软件,计算两种立管在多种海况下的动态响应,并把弯矩和张力转化为应力值。利用S-N曲线、雨流计数法和Miner累积损伤准则预测其疲劳寿命,并分别累计0°、45°和90°每个方向下37个工况的疲劳损伤。计算发现两种立管在作业和极端工况下,不会发生涡激振动,强度满足设计要求;但发现疲劳损伤较大且不满足设计寿命要求的结构区域,并提出增加疲劳寿命的改进方法。
关键词
平台立管
动态响应
结构强度
涡激振动
疲劳寿命
Keywords
platform riser
dynamic response
structural strength
vortex induced vibration
fatigue life
分类号
U661.4 [交通运输工程—船舶及航道工程]
P751 [交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
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职称材料
题名
拖挂载荷下复合材料水下防护结构损伤分析
3
作者
石锦坤
郑仁杰
刘晓彬
陈第一
屈衍
王召
机构
中海油
深圳
海
洋
工程
技术
服务
有限公司
深
洋
海工
技术
(
深圳
)
有限公司
北玻院(滕州)复合材料
有限公司
华南理工大学海
洋
科学与工程学院
南方科技大学海
洋
科学与工程系
出处
《船海工程》
北大核心
2024年第5期38-43,共6页
基金
工信部1500米级水下采油树及控制系统研制项目
深圳市2020年第一批技术攻关重点项目(重2020N014)。
文摘
通过对水下防护结构的材料开展海水劣化和材性试验,证明玻璃纤维和乙烯基酯树脂组成的复合材料在海水浸泡后仍具有很高的强度。根据海底管道终端的功能需求对水下防护罩展开结构设计和铺层设计。并基于Larc05损伤准则,借助ABAQUS对所设计的水下防护罩展开拖挂载荷下的损伤分析和研究。分别对有无帽型加强筋的两种防护罩上的4个不同拖挂位置进行加载、计算和分析,发现结构最容易发生的是基体损伤。无帽型加强筋的防护罩在位置3和4相对位置1和2更容易出现损伤。有帽型加强筋的防护罩相对无帽型防护罩,在位置2处的承载力下降了29.6%,发生纤维断裂损伤,剩余位置处承载力都有所提升。
关键词
水下防护结构
玻璃纤维复合材料
结构设计
Larc05准则
损伤预测
Keywords
underwater protective structures
glass fiber composite materials
structural design
Larc05 criterion
failure prediction
分类号
P754 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
基于数值模拟的脐带缆防弯器段疲劳寿命分析研究
被引量:
7
4
作者
闫懋延
邹科
屈衍
刘刚
朱鹏程
毛彦东
机构
哈尔滨工程大学机电工程学院
南方科技大学前沿与交叉科学研究院
深
洋
海工
技术
(
深圳
)
有限公司
台州中浮新材料科技股份
有限公司
出处
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期53-60,共8页
基金
国家自然科学基金(11732004,51975087)
山东省重点研发计划(2019JZZY010801)
工业装备结构分析国家重点实验室开发基金(GZ20105)。
文摘
防弯器是嵌套于脐带缆端部的关键附件,其主要作用是防止脐带缆发生过度弯曲变形。由于海洋环境荷载和浮体的边界运动作用,脐带缆防弯器段往往承受拉弯交变载荷,在长期作用下会产生疲劳破坏。现有研究往往聚焦于脐带缆自身结构的疲劳损伤,而对于防弯器结构疲劳性能分析较少。文中考虑两者之间的滑动摩擦和几何非线性等因素,建立脐带缆防弯器段的有限元模型。进而,通过整体水动力分析获得张力载荷时程曲线。最后,基于Fe-safe疲劳寿命软件建立预测防弯器的服役寿命方法。通过该方法得出在服役时脐带缆和防弯器均满足使用年限要求和脐带缆首先破坏的结论。该方法可为防弯器的分析设计具有一定的指导意义。
关键词
防弯器
脐带缆
数值模拟
疲劳寿命预测
Keywords
bend stiffener
umbilical cable
finite element analysis
Fe-safe fatigue life prediction
分类号
TE95 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
基于模拟退火的动态缆线型优化
被引量:
3
5
作者
邹科
袁振钦
刘刚
王辉
屈衍
孙亚峰
祝茂宇
机构
南方科技大学
深
洋
海工
技术
(
深圳
)
有限公司
江苏亨通高压海缆
有限公司
台州中浮新材料科技股份
有限公司
深圳
中广核工程设计
有限公司
出处
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期18-23,30,共7页
文摘
动态电缆在水中的线型对确保电缆的合理受力,保证疲劳寿命具有重要的作用。文中针对浮式风电动态缆的陡波线型,基于经典悬链线方程,以远位张力与近位曲率的利用率之和作为线型优化的目标,采用模拟退火算法对线型进行优化,分析了不同浮力系数对线型优化的影响。文中结论对线型工程设计具有一定参考和指导意义。
关键词
浮式风电
动态缆
陡波线型
模拟退火优化
Keywords
floating offshore wind power
dynamic cable
steep wave configuration
simulated annealing optimization
分类号
TM614 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
不同数值建模方法对风电海缆拉伸力学性能分析的敏感性研究
被引量:
3
6
作者
解伟轩
邹科
王华琳
屈衍
毛彦东
刘刚
机构
哈尔滨工程大学机电工程学院
南方科技大学前沿与交叉科学研究院
深
洋
海工
技术
(
深圳
)
有限公司
台州中浮新材料科技股份
有限公司
出处
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期24-30,共7页
基金
高技术船舶科研项目(深水动态脐带缆研制及应用),国家自然科学基金(U1906233,52001088)
黑龙江省自然科学基金项目(LH2021E050)
国家重点研发计划(YS2019YFC030399)。
文摘
风电海缆是浮式风电系统中的关键输电装备,其在复杂的海洋环境中易受到较大拉伸载荷的破坏,导致整个风电系统无法正常工作。为了保证风电海缆系统正常运行,需要研究风电海缆的拉伸力学性能。由于风电海缆结构的复杂性,目前多依托于数值模拟方法开展相关研究,但是不同数值模拟方法对拉伸力学行为分析结果有着明显的影响。文中首先给出风电海缆力学模型的拉伸刚度理论计算方法,然后,通过合理的简化构建了基于梁单元和基于实体单元两种不同的数值建模方法对风电海缆的拉伸力学性能进行求解。最后将理论建模方法和两种不同数值建模方法相对比,研究不同数值建模方法对风电海缆拉伸力学性能分析结果的敏感性,进而为实际工程提供一定的参考意义。
关键词
风电海缆
力学性能
理论建模
数值建模
Keywords
wind power submarine cable
mechanical property
theoretical modeling
numerical modeling
分类号
TM614 [电气工程—电力系统及自动化]
TM75 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
聚氨酯新型立管固定夹具的设计与计算分析
祁雷
郑仁杰
陈第一
屈衍
李宁
孙兆恒
刘子梁
《哈尔滨工程大学学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
可移动自升式井口平台的立管强度和疲劳寿命分析
李行
邹科
陈第一
周崇尧
屈衍
严晓扬
唐霖
李镜
《船海工程》
北大核心
2024
1
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职称材料
3
拖挂载荷下复合材料水下防护结构损伤分析
石锦坤
郑仁杰
刘晓彬
陈第一
屈衍
王召
《船海工程》
北大核心
2024
0
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职称材料
4
基于数值模拟的脐带缆防弯器段疲劳寿命分析研究
闫懋延
邹科
屈衍
刘刚
朱鹏程
毛彦东
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022
7
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职称材料
5
基于模拟退火的动态缆线型优化
邹科
袁振钦
刘刚
王辉
屈衍
孙亚峰
祝茂宇
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022
3
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职称材料
6
不同数值建模方法对风电海缆拉伸力学性能分析的敏感性研究
解伟轩
邹科
王华琳
屈衍
毛彦东
刘刚
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022
3
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职称材料
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