基于有限元法的管道裂纹应力分析及失效评定

发布时间：2021-07-11 18:36

　　针对裂纹处的应力集中和分布不均匀等原因造成天然气泄露的问题,采用有限元模拟方法,通过空间模型的建立,研究裂纹尖端的应力大小和分布,得到管道的应力强度因子,并与理论值进行比较验证;综合考虑各种因素对裂纹管道应力强度因子的影响,采用CEGB R6方法评估裂纹管道的安全性.研究结果表明:管道在内压作用下,管道裂纹尖端处出现较大的应力集中现象,管道的最大等效应力出现在管道裂纹前缘,最小等效应力出现在管道裂纹的中间;随着管道直径和裂纹半长的增大,等效应力随之增大;随着管道壁厚的增大,等效应力逐渐减小;应力强度因子随着管道壁厚的增加而减小,随着裂纹半长和管道直径的增大而增大;裂缝管道脱离安全区的内压随壁厚的增大而增大,随管径、裂纹半长的增加而减小. 

【文章来源】：徐州工程学院学报(自然科学版). 2020,35(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

裂纹管道模型及网格图

用有限单元法建模：X80管线钢，其弹性模量E=2.06×1011 MPa，泊松比为0.3，内压力P=10 MPa；管径D=1016mm，厚度t=22.0mm，裂纹半长α分别为20、30、40mm．模型约束情况为在管道的左端设定固定约束，右端设定简支约束，并在管道内部施加压力荷载．计算模型如图2所示，表1为对ANSYS处理后模块计算得到的KI值与理论值的比较．由表1可知，通过有限元分析得到的KI计算值接近于通过公式获得的理论值，并且误差在合理允许范围内，因此可以认为创建的有限元模型、单元、载荷及边界条件的方法正确，对KI的计算也是无误的．

裂纹管道应力强度因子

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]冲击载荷作用下压力容器用金属材料动态断裂行为的研究[D]. 潘建华.中国科学技术大学 2013

硕士论文
[1]X80高钢级管线完整性评价方法研究[D]. 韩军.西安石油大学 2011
[2]轴向穿透裂纹管道套管修复性能研究[D]. 李宁.大连理工大学 2009



本文编号：3278633