考虑应力集中效应下钢带缠绕增强复合管爆破性能分析

发布时间：2024-07-02 03:18

　　针对带有扣压式接头的钢带缠绕增强复合管在内压爆破试验中出现的爆破点靠近接头的情形,基于薄壁壳理论,提出一种考虑应力集中效应的管道爆破压力计算模型。分析得到管壁的径向位移表达式,指出接头附近的管壁径向位移不连续导致的应力集中效应是爆破点靠近接头的主要原因。将2英寸(5.08 cm) 4层增强层管道爆破试验、2英寸(5.08 cm) 6层增强层管道爆破试验作为算例,分别计算了考虑应力集中效应情形下两种管道的爆破压力,并将计算结果与试验值对比,结果显示二者符合程度良好。通过该模型得到的管道爆破压力可为复合管生产厂家和施工单位评估其爆破压力提供一定参考。

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【部分图文】：

图1钢带缠绕增强复合管扣压式接头结构示意

钢带缠绕增强复合管的结构主要包括内层高密度聚乙烯(HDPE)层(用于输送介质以及隔绝来自介质的腐蚀)、外层HDPE层(用于隔绝来自外部环境的冲击并保护中间增强层)、中间螺旋缠绕的钢带增强层。管道接头与接头之间通过螺栓法兰连接，接头与管道之间通过接头内外套筒之间带锯齿腔压紧管壁而形....

图2增强层内外表面压力分布示意

σθ———第k层环向应力，MPa。通过求解式(3)，可求得p与σθ之间的关系:

图3管道端部笛卡尔坐标系

在管道接头结合部建立笛卡尔坐标系，其中x沿管道轴向，y沿管道径向，如图3所示。假设管道体内不存在质量力且接头为刚性材料，则可认为靠近接头部分的管壁的径向位移为0[13-14]。对于带有多层增强层的复合管，采用上节中推导的等效内压表达式(4)表示某单层增强层内表面压力，则考虑应力集....

图4不同内压载荷下管壁径向变形趋势

式(7)中，x和r分别为自变量，可知在该理论模型中管道增强层的径向位移不仅与该增强层的半径有关，亦和所考虑的点的轴向位置有关，即在内压载荷下钢带层径向位移会随轴向位置的变化而变化[15-16]。图4所示的算例表明，受内压载荷且端部全约束的管道其径向位移会沿轴向变化。在管道接头的结....

本文编号：3999605