【摘 要】
：
海底管道经常因海流冲蚀失去基土支撑从而形成悬跨。悬跨导致的异常应力载荷,大大增加了管道疲劳断裂风险。海底环境下的管道悬跨状态评估是国内外所面临的共同难题。本文根据悬跨管道特有的应力分布规律,提出了一种利用磁弹效应测量管壁应力进而检测管道悬跨的新思路。围绕这一思路,本文开展了以下四个方面的研究工作:（1）建立了悬跨管道在复杂内外载荷作用下的有限元仿真模型,研究了不同悬跨状态下悬跨管道力学参数的空间分
【基金项目】
：
国家自然科学基金项目面上项目:基于磁弹效应的海底管道悬跨状态检测研究（NO.62073233）；
论文部分内容阅读
海底管道经常因海流冲蚀失去基土支撑从而形成悬跨。悬跨导致的异常应力载荷,大大增加了管道疲劳断裂风险。海底环境下的管道悬跨状态评估是国内外所面临的共同难题。本文根据悬跨管道特有的应力分布规律,提出了一种利用磁弹效应测量管壁应力进而检测管道悬跨的新思路。围绕这一思路,本文开展了以下四个方面的研究工作:（1）建立了悬跨管道在复杂内外载荷作用下的有限元仿真模型,研究了不同悬跨状态下悬跨管道力学参数的空间分布规律,评估了各个力学参数的可测性,提出了利用磁弹效应检测管道管壁应力进而反算出悬跨状态的内检测总体思路,确定了三种管壁/钢板应力磁测方案:弱交流磁化法、强直流磁化法、交流磁各向异性法。（2）提出利用弱交流磁化感应磁场测量钢板应力并验证了其可行性。通过有限元仿真和实验研究了弱磁化条件下不同热磁处理钢板的力磁关系,结果表明:钢板表面法向弱交流感应磁场在不同频率时均具有良好的应力敏感特性;弹性应力变化范围为0MPa～167MPa时,力磁曲线单调区间内的交流磁场幅度变换量为2.69m Gs;该方案具有良好的重复性和抗背景磁场干扰能力。（3）提出利用强直流磁化增强应力磁测灵敏度和精度并验证了其可行性。通过有限元仿真和钢板拉伸磁测实验,研究了强直流磁化条件下钢板应力的磁敏感特性,确定了磁铁和传感器的布局方案。类管道加压容器磁测实验表明,强直流磁化可将力磁灵敏度提高2～3倍以上,可提高抗背景磁场干扰能力;对于外直径*高度*壁厚=275mm*300mm*7.5mm的压力容器,力磁灵敏度可达10.2 m Gs/MPa。（4）验证了利用交流磁各向异性测量钢板应力的可行性和优势。通过有限元仿真设计了模拟悬跨管道应力状态的钢板应力加载装置,提出并开展了感应电压法和阻抗分析法钢板应力检测方案。结果表明:钢板应力与其表面接收线圈的感应电压、阻抗之间均存在良好的线性关系,灵敏度分别可达1m V/MPa和0.2Ω/MPa。与前两种方案相比,该方案能够更加可靠地辨识悬跨管道管壁应力状态的空间分布差异。
其他文献
空间碎片对航天器的在轨运行安全带来极大的威胁,其与航天器的撞击会导致航天器结构强度下降,严重时会形成穿孔造成气体泄漏事故,危及内部人员安全。因此,研究航天器结构碰撞及泄漏定位技术,对于及时发现碰撞及泄漏位置、保障航天器及人员安全具有重要意义。在众多方法中,声学检测法由于系统简单、灵敏度高、检测速度快等优点而成为相关领域的重要方向。本文首先介绍了航天器的主要结构特征,研究了航天器结构的声波传播特性。
索结构是指用拉索作为主要受力构件而形成的结构体系,充分利用了高强拉索的受拉性能,通过施加预应力来改善结构的内力分布和变形特征,使结构更为经济高效。索节点是连接拉索与其他杆件的重要节点,往往受力复杂且内力较大,一旦发生破坏将对结构产生较大的危害,因此,在索结构设计的过程中应重视索节点的设计和分析。现阶段不同工程间索节点的构造和设计分析方法差异较大,索节点的相关研究也大多针对具体工程中的索节点,并没有
非裔美国女性作家杰丝米妮·瓦德（Jesmyn Ward,1977-）是美国南方文坛的新生力量,两次荣获国家图书奖。《拾骨》（Salvage the Bones）是她的代表作品之一,荣获2011年美国国家图书奖和2012年亚历克斯奖。小说以美国历史上所遭遇的严重自然灾害“卡特里娜飓风”为背景,讲述了一个美国非裔家庭在飓风来临前后的经历,展现了当代非裔美国人的真实生活。本论文以罗洛·梅的焦虑理论为基础
作为目前热门的研究领域之一,太赫兹（THz）波具有光子能量低、脉冲短、对人体损伤小等独特的特性,在高速通信、高灵敏传感、无损成像以及光谱检测等领域有非常光阔的应用前景。然而,由于自然界中绝大部分材料对太赫兹波的响应微弱,使得能够有效调控太赫兹波的高性能器件的匮乏,从而极大的限制了当前太赫兹技术的发展。而电磁超材料的出现为解决这一问题提供了新的思路。相比于自然材料,电磁超材料的特性主要取决于人工所设
烯烃复分解反应能够简单、快速构建比较复杂的分子结构。钌催化剂具有原料成本廉价、合成方法简单、反应条件温和以及官能团适应性好等优点,因此成为当代烯烃复分解催化剂的研究热点。一般来说,对于具有Z-选择性的钌催化剂而言,双硫配体的空间位阻和电负性会影响催化剂的选择性和活性。其次,钌催化剂的卡宾配体的改变,也会对催化剂的性能有非常大的影响。针对以上问题,本文在以前的研究基础上进行改进,设计并合成了两种新型
近些年世界范围内恐怖袭击及意外爆炸事件频发,钢筋混凝土结构凭借其优异的性能仍是当今主要的建筑结构形式,但多数钢筋混凝土结构在设计之初并未考虑爆炸荷载作用,对于重要建筑,应采取有效的减爆防护措施。橡胶混凝土具有良好的韧性,可有效吸收爆炸冲击荷载的能量。本文以钢筋混凝土柱为研究对象,根据课题组现有试验资料,对外包橡胶混凝土的钢筋混凝土柱减爆防护效果进行研究,主要研究内容及结论如下:（1）基于橡胶混凝土
当海洋导管架平台无自备钻机时,往往需要自升式钻井船在其附近进行辅助作业。作业时,需要将大直径桩靴贯入海床以提供承载力。桩靴贯入会对桩靴周围一定范围的土体造成极大扰动,使邻近的海洋平台桩承受附加荷载作用,进而影响桩基的稳定性和承载力。应变软化粘土具有应变超过峰值强度对应的应变后强度弱化的特性,桩靴贯入应变软化粘土与无应变软化粘土时,邻近桩桩身响应及桩靴贯入影响范围可能存在明显差异。故本文采用耦合欧拉
橡胶混凝土是一种将废旧橡胶回收,用作混凝土成分的创新型环保建筑材料。橡胶混凝土的耐久性研究是其在濒海结构等沿海工程中应用的重要前提。从材料性能的角度来看,橡胶的低渗透性和抗裂性表明,它具有阻碍氯离子渗透和抑制锈蚀引起的裂缝开展的潜力。但是,橡胶混凝土的微观结构特征极为复杂,导致其材料属性、锈蚀发展过程以及离子传输过程尚不明晰。为了促进废旧橡胶在混凝土中的利用,提高基础设施在海洋环境中的耐久性,本文
河口近闸跨水工程普遍存在于沿海城市,是城市经济发展中的常见工程举措。近闸跨水工程的规划和建设不仅与城镇、土地、河流海区资源的利用密切相关,同时也涉及到河道过水行洪、河口闸下淤积和海洋生态环境的可持续发展问题。本文以河口近闸跨水工程为背景,将防潮闸启闭与跨水工程建设对河口地区水流泥沙运动状态的影响视为一个整体进行研究,建立了以Godunov格式有限体积法为基础的二维浅水流动数学模型,和基于固液二相流
盾构法凭借速度快、扰动小、安全性高等优势被广泛应用于城市地铁建设中。然而,随着城市地下空间开发利用的不断深入,国内外发生了多起因一条盾构隧道破坏导致邻近盾构隧道受损甚至坍塌的事故。然而,目前对于盾构隧道结构破坏问题的研究往往着眼于单线隧道的连续破坏。本文利用CEL方法（Coupled Eulerian-Lagrangian）建立了大量二维模型,对双线盾构隧道连锁破坏机理与破坏隧道的影响分区进行了研