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期刊信息/Journal information
力学与实践
力学与实践

蒋持平

双月刊

1000-0879

lxsj@cstam.org.cn

010-62554107

100190

北京北四环西路15号

力学与实践/Journal Mechanics in EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《力学与实践》创刊于1979年,是由中国科学院主管,中国力学学会与中国科学院力学研究所共同主办的综合性学术期刊。它是力学学科发行量最大、读者面最广的学术刊物。它刊登力学及其交叉学科的进展;报道力学应用的成果和力学教育的进展;介绍古今中外力学家及其成就、力学史、学术活动、力学趣话、新书评介等。在国内力学刊物中独具特色。它以工程技术人员、科研人员和院校师生为对象,帮助他们丰富力学知识,开阔视野,活跃学术思想。刊登的文章力争做到深入浅出,形式多样,文字简练,生动活泼。创刊30多年来刊物深受广大读者的喜爱,堪称“读者之友”。《力学与实践》封面上5个有力的字是书法家范曾为之题写的。
正式出版
收录年代

    深水资源开发专题序

    张玉曹婷
    469-471页

    随机波浪及平台运动下控压钻井隔水管端部轴向位置预测方法

    朱焕刚燕修良畅元江许磊...
    472-481页
    查看更多>>摘要:控压钻井(managed pressure drilling,MPD)技术是深水钻探时解决泥浆密度窗口较窄问题的重要技术.MPD隔水管端部为旋转控制头(rotating control device,RCD),其轴向位置的变化会直接影响井底压力.目前关于深水MPD隔水管端部轴向位置预测方法的文献较少.本文基于欧拉-伯努利梁理论,考虑管内高压和钻井液流速的影响,采用直接刚度矩阵法建立MPD隔水管系统动力学理论模型,采用Newmark-β积分法对MPD隔水管系统的动力学方程进行求解,并进一步开展随机波浪及平台运动下隔水管端部轴向位置的动态预测研究.以南海某1600 m水深隔水管为例进行分析,算例表明,一年一遇随机海况、管内高压为12 MPa,钻井液流速为2 m/s,钻井液密度为1600 kg/m3时,隔水管端部轴向位置改变量在0.5~0.6 m之间波动;当进一步考虑平台慢漂运动时,隔水管端部轴向位置改变量在0.2~0.7 m之间波动.据此可计算得到井底压力的波动范围,从而可为控压钻井作业时井底压力的精确调控提供参考.

    钻井隔水管控压钻井有限元求解器旋转控制头

    波浪载荷下探井隔水导管力学特性研究

    杨宇翔杨进张龙倪浩乘...
    482-489页
    查看更多>>摘要:隔水导管是自升式平台进行海上作业的基础结构.然而,循环的波浪载荷会使隔水导管产生过大的横向位移和弯矩,进而导致其失效.本文结合Morison方程以及美国石油学会(American Petroleum Institute,API)规范中的p-y曲线,建立了井口到海底的隔水导管的分段力学模型,创新性地提出了将隔水导管简化为两端简支梁的多点边值问题的求解方法,将控制方程转化为一阶微分方程组,然后通过MATLAB求解计算,验证了本文理论推导和求解的正确性,最后对影响隔水导管力学性能的关键参数进行了分析研究.所得结论进一步提高了隔水导管理论模型的计算精度和对工程设计的有效指导作用.

    隔水导管波浪载荷力学特性理论推导

    水动力段塞流激发的混合立管振动响应

    朱红钧李威高岳胡洁...
    490-499页
    查看更多>>摘要:海洋立管是输送海上油气至生产平台的关键装备,面临油气两相流诱导振动的风险.本文通过建立气液两相循环系统,开展了不同气液比水动力段塞流作用下的混合立管流致振动响应实验研究,采用高速摄像同步捕捉了管道振动位移及管内气液两相流动特征.实验发现:柔性跳接管平面内振幅及管内液塞长度随气液比的增大而增大,模态切换更为频繁.柔性跳接管的主导振动频率与长液塞流动频率和压力波动频率吻合.刚性立管的摆动频率也参与了柔性跳接管的振动,但其影响沿管轴方向不断衰减,且随气液比的增大而减弱.

    混合立管水动力段塞流流致振动模态切换

    基于LSTM的海上LNG转驳系统泄漏事故预测方法研究

    邓陈辉张纪涵
    500-510页
    查看更多>>摘要:在海上液化天然气(liquefied natural gas,LNG)转驳系统中,一旦发生泄漏事故,其后果将极其严重,可能引发火灾、爆炸、中毒等危害.液化天然气泄漏事故发生速度迅猛,因此如何快速进行泄漏扩散的预测对于应对突发事件下的人员疏散和设备保护至关重要.本研究构建了一种基于长短期记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)的海上液化天然气转驳系统泄漏扩散预测模型,利用流体动力学仿真计算,获取了大量的基础数据集,然后通过训练,能够有效地对气体扩散浓度进行准确预测,所得结果的均方差和平均绝对误差均低于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)神经网络模型和反向传播神经网络模型.

    海上液化天然气转驳系统泄漏事故长短期记忆神经网络门控循环单元反向传播

    LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道拉伸性能分析研究

    阎军步宇峰郭峰赵春雨...
    511-521页
    查看更多>>摘要:LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道采用了以螺旋骨架支撑,多层复合材料缠绕的非粘接结构形式,这类结构的力学性能分析中涉及到几何大变形、超低温环境、复杂层间接触等难题.传统的柔性管道拉伸理论模型不再适用于这类结构形式.本文针对12英寸(1英寸=0.0254 m)口径的低温柔性管道开展了常、低温拉伸性能实验研究,建立了低温柔性管道的精细数值模型,并通过实验进行了模型修正.基于所建立的数值模型开展了温度、支撑层参数对管道拉伸性能的敏感性分析.结果表明,低温环境下管道的抗拉伸性能提高了 12.69%,支撑层螺距增大50%将导致管道的抗拉伸性能降低52.36%.本文的研究为LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道的设计和优化提供了一定的参考和指导.

    LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道拉伸性能超低温数值模拟敏感性分析

    海洋LCO2漂浮软管的力学性能分析研究

    张飞凡张玉姚爽褚为朋...
    522-531页
    查看更多>>摘要:海洋封存二氧化碳是实现我国"双碳"战略目标的有效措施.采用海上平台注入液态二氧化碳(liquid CO2,LCO2)的方式进行封存作业,在LCO2输送环节可采用漂浮式软管作为输送管道.本文依据现行标准和输送作业需求提出了一种LCO2漂浮软管的复合结构形式,建立了其有限元模型,评估了软管在内压、拉伸和弯曲载荷作用下的损伤状态,得到了增强钢丝和增强帘线的损伤状态随载荷变化的规律,研究了增强钢丝的螺旋角度对软管力学性能的影响规律,对增强钢丝的螺旋角度进行了优化.该研究可为漂浮式LCO2输送软管的设计和选用提供技术参考.

    LCO2输送漂浮软管损伤力学性能

    深海采矿柔性管力学性能及加工工艺研究综述

    徐万海沙沐王莹莹马烨璇...
    532-547页
    查看更多>>摘要:海洋蕴藏着储量丰富的矿产资源,深海矿产资源开发逐渐成为学术界和工程界的研究热点.管道提升式开采方案是目前公认的最具商业前景的海洋矿产开发方案.矿产输运管道作为连接海底中继舱和海上采矿平台的纽带,需要承受恶劣的风、浪、流环境载荷和复杂作业工况的工作载荷,其设计制造和力学性能分析一直备受关注.相比于刚性管道,柔性管道的弯曲刚度小、便于安装与回收、使用寿命较长.然而,柔性管道的结构复杂,各层之间相互影响,金属柔性管道由于自身结构的限制,在深海采矿行业中难以广泛应用,人们开始把目光放在非金属柔性管的设计与应用上.本文回顾了柔性管的发展历程,总结阐述了柔性管设计及加工制造中的力学性能分析方法和力学特性,并对柔性管设计制造的未来发展提供力所能及的展望.

    柔性管管道设计管道加工深海采矿

    气力提升系统气液两相流流动特性研究

    朱井育杜燕连符孟帝韩雨彤...
    548-558页
    查看更多>>摘要:以空气-水作为介质,探究气举泵气液两相流的压力和流量特性,并基于压力信号的时域、功率谱密度函数(power spectral density,PSD)和概率密度函数(probability density function,PDF)分析鉴别流型.结果表明:除了进气喷嘴附近外,其他位置的局部平均压力随气体流速的增大逐渐上升达到峰值后减小,峰值随着浸没比的减小而向右移动且上升速度增大;液体流速随着气体流速增大急剧上升达到峰值后几乎保持不变,最大提升效率约为49%,与最大液体流速并不发生在同一个气体流速下;在不同的气流量下,观测到气泡流、帽弹流、弹状流、搅拌流和环状流的出现,不同流型可通过PSD和PDF估计量进行识别;特别是,浸没比越小越有利于形成大气塞.目前,关于气举泵的研究非常有限,本研究结果可为气液固三相流和气液两相流的研究提供数据和技术支撑.

    气举泵气液两相流压力特性流动特性流型识别

    深海全通透耐压壳蠕变分析

    何志豪王芳李友洁
    559-569页
    查看更多>>摘要:有机玻璃(polymethyl methacrylate,PMMA)是一种透明高分子化合物,具有透明性好、耐腐蚀、重量轻、机械强度优异等优点,可作为全通透潜水器耐压壳体材料的候选材料.PMMA是一种黏弹性材料,当经受长时间的外界高压作用时,由PMMA制成的耐压结构可能发生蠕变,导致其承载能力下降.本文对PMMA耐压壳体进行了有限元分析,基于温度相关的时间硬化蠕变模型,获得了壳体的蠕变变形,并研究了不同类型无开孔和有开孔的耐压壳体的蠕变特性,分析了不同压力和温度下PMMA耐压壳体的应变-时间曲线和位移曲线.分析结果将为大深度载人潜水器全通透耐压舱的设计提供理论参考.

    有机玻璃耐压壳体蠕变变形潜水器