徑向接管

根據(jù)受內(nèi)壓圓筒徑向接管的結(jié)構(gòu)特點和載荷特性,采用了對稱三維力學(xué)模型。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格采用了較規(guī)則的六面體網(wǎng)格,對有可能產(chǎn)生較大應(yīng)力集中的部位采取了局部網(wǎng)格細化。



斜接管

根據(jù)受內(nèi)壓圓筒斜接管的結(jié)構(gòu)特點和載荷特性,采用了對稱三維力學(xué)模型。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格采用了較規(guī)則的六面體網(wǎng)格,對有可能產(chǎn)生較大應(yīng)力集中的部位采取了局部網(wǎng)格細化。


計算結(jié)果


錐殼徑向接管

根據(jù)錐殼徑向接管的結(jié)構(gòu)特點和載荷特性,采用了對稱三維力學(xué)模型。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格采用了較規(guī)則的六面體網(wǎng)格,對有可能產(chǎn)生較大應(yīng)力集中的部位采取了局部網(wǎng)格細化。


計算結(jié)果


塔體裙座連接

根據(jù)塔體裙座連接的結(jié)構(gòu)特點和載荷特性,采用了對稱三維力學(xué)模型。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格采用了較規(guī)則的六面體網(wǎng)格,對有可能產(chǎn)生較大應(yīng)力集中的部位采取了局部網(wǎng)格細化。

變徑殼體

根據(jù)變徑殼體的結(jié)構(gòu)特點和載荷特性,對模型進行簡化。此結(jié)構(gòu)有一個對稱面,我們可以選取1/2結(jié)構(gòu)進行分析。使用六面體網(wǎng)格,對有可能產(chǎn)生較大應(yīng)力集中的部位采取了局部網(wǎng)格細化。

由于壁厚為16mm,與此結(jié)構(gòu)的特征尺寸,圓柱的直徑相比很小,可以用殼單元來模擬。塔直徑的尺寸與塔的高度相比也很小,此結(jié)構(gòu)也可以用梁單元來模擬。以下分別為為用殼單元和梁單元模擬的模型和結(jié)果。

殼單元模型

柱殼切向開孔

根據(jù)柱殼切向開孔結(jié)構(gòu)特點和載荷特性,對模型進行簡化。此結(jié)構(gòu)有一個對稱面,我們可以選取1/2結(jié)構(gòu)進行分析。

焊接過程中的殘余應(yīng)力研究,可以使設(shè)計人員更加深入理解焊接對結(jié)構(gòu)的影響,充分指導(dǎo)容器的焊接過程。

壓力容器


Abaqus在對壓力容器分析中也有自己獨到的優(yōu)點,如便于細節(jié)建模,方便的進行結(jié)構(gòu)的細節(jié)分析等等。如右圖7500立升的球罐分析,在支腿與球罐相交的地方會有應(yīng)力集中,這里需要采用實體單元建立模型。

熱-力耦合分析

單純的應(yīng)力分析和單純的熱分析往往不能滿足石化行業(yè)特點,在需要進行熱力耦合分析的工況下,Abaqus提供了兩種熱力耦合的分析方式:順序熱固耦合和完全熱固耦合,來滿足用戶的需求。
下圖可以看到,僅有應(yīng)力分析和僅進行熱分析導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布是不同的,而耦合兩個物理場進行分析,得到的結(jié)果又有別于單獨對某個物理場進行分析的結(jié)果。

儲液罐罐壁變形分析

利用附加質(zhì)量分布規(guī)律的公式和有限元單元模型,通過Abaqus軟件對儲液罐動力試驗?zāi)Ｐ瓦M行數(shù)值模擬。通過分析對比彈塑性屈曲“象足效應(yīng)”和“鉆石效應(yīng)”的實驗數(shù)據(jù),證明有限元分析的合理性和有效性,并分析出經(jīng)驗公式在分析動水壓力問題上的缺陷。模擬中考慮儲液罐壁動力響應(yīng)加速度的方向?qū)σ后w慣性作用力的影響,從而更加準確地模擬了儲液罐壁與液體的相互作用問題。Abaqus為儲液罐結(jié)構(gòu)的抗震性能分析,提供完整的解決方案。


 

內(nèi)部高溫下的容器變形模擬

  類似油罐等結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中常常需要考慮極限載荷或災(zāi)難性載荷作用下的變形。Abaqus可以保證結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時很好的收斂性。

海洋平臺

海洋石油平臺的結(jié)構(gòu)強度,在風(fēng)載和洋流拖曳載荷作用下的響應(yīng),以及受到水下爆炸沖擊的影響,這些將直接對平臺上的人和設(shè)備的安全造成影響。Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit以及Abaqus/Aqua模塊可以對這些影響進行評估,為平臺的設(shè)計改進提供參考意見。

立管動力學(xué)

從海底伸出的立管將受到多種載荷:自重、浮力、內(nèi)部和外部的壓力、由于波浪導(dǎo)致的擺動載荷、水(洋)流的拖曳、表面停泊設(shè)備的拉伸力等等。在這些載荷作用下,立管的響應(yīng)將是相當?shù)膹?fù)雜,同時立管的結(jié)構(gòu)特點(一個方向相比另兩個方向的尺度很大)導(dǎo)致分析難度增大。

結(jié)構(gòu)和海床的相互作用

鋪設(shè)在海底的立管與海底的軟土相互接觸,導(dǎo)致立管形狀的改變,問題涉及大的柔性體以及接觸和大變形等。Abaqus中具有強大的土壤模型,能模擬各類土壤如飽和或半飽和的土、沙以及粘土等。由于海底土壤很軟,接觸模擬中可以使用軟接觸來進行模擬。

Abaqus還可以用來模擬自升式平塔由于土壤變形而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)響應(yīng),spud-can的插入以及加載分析。

立管的屈曲

立管由于其尺度問題,在使用過程中容易發(fā)生屈曲,立管的屈曲分析對立管的鋪設(shè)、安裝使用等都有很重要的意義。
左圖是由于熱載荷使得立管在側(cè)向發(fā)生屈曲。

砂石對管道的侵蝕

原油在開采過程中,內(nèi)部通常含有一些細小砂石,這些砂石具備一定的速度,它們和傳輸管道的內(nèi)壁相互作用,會對管道內(nèi)壁進行磨損,Abaqus提供的Umeshmotion功能可以對這類問題進行模擬,得到管壁被侵蝕的程度。

熱分析

框架結(jié)構(gòu)在火災(zāi)情況下,鋼材受熱容易變軟無法承受自身的重量,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的坍塌(911事件中的世貿(mào)大廈就是此類原因?qū)е绿?。Abaqus/Standard可以用來模擬海洋結(jié)構(gòu)在火災(zāi)情況下的熱軟化以及最終的坍塌。Abaqus中強大的材料實效功能可以幫助用戶精確的模擬這一過程。
同時,Abaqus還可以用來結(jié)構(gòu)在冷/熱流體中的冷卻/加熱效果,分析可以是單純的熱傳導(dǎo)分析,也可以是耦合的熱應(yīng)力分析。

擴管分析
在幾千米下的油氣井中進行鋼管的擴張已經(jīng)成為整個油田屆的技術(shù)革新。通過Abaqus的模擬可以展示出,擴管過程導(dǎo)致的變形和塑性應(yīng)變,這些可能會引起管道的損傷甚至破裂。通過模擬得到的這些信息可以為工程設(shè)計人員在進行擴管前修正裝備和設(shè)計實驗室內(nèi)的試驗來評估這一過程。