基于ABAQUS的含裂纹管道数值模拟及其二次开发应用研究
发布时间：2021-01-14 10:34
加入WTO以后,中国经济飞速发展,而石油和天然气被誉为经济发展的“血液”。近年来,中国石油和天然气对外依存度越来越高,通过海上运输以及陆地管道输送两种方式进口石油、天然气。在长输管道服役的过程中,许多管道运转中的问题也开始逐渐出现,埋地管道周围的土体发生不均匀沉降使得管道出现应力集中、管道裂缝缺陷等已经成为管道事故的主要原因。因此,本文基于ABAQUS对不同边界条件下含裂纹管道进行了数值模拟研究,并针对分析计算过程中ABAQUS重复繁琐的操作,提取结果数据复杂等问题,设计了一套基于Java和ABAQUS二次开发的仿真系统,以提高分析计算的效率,并对后续相关问题的研究提供一些借鉴和指导。本文基于断裂力学的基本理论,建立了不同边界条件下含裂纹管道的计算模型,利用数值模拟的方法讨论了内压、管道壁厚、裂纹形状比、土体沉降等因素对管道的影响。利用ABAQUS分析和计算裂纹问题的方法,计算了裂纹处的应力强度因子和J积分值。分析了应力强度因子和J积分值的变化规律。基于此,提出了一些可以减缓裂纹扩展从而导致管道失效的措施。当边界条件为理想边界条件时,基于弹性断裂力学,分析了不同影响因素对二维管道轴向裂...
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１三种基本裂纹类型（根据几何情况）??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的油气腐蚀管道的受力分析[J]. 杜捷. 质量技术监督研究. 2018(05)
[2]javaEE企业级开发[J]. 郭吉楠. 电子技术与软件工程. 2018(15)
[3]世界油气资源消费现状及油气管道发展趋势分析[J]. 吴宗强. 云南化工. 2018(07)
[4]2017年中国油气管道行业发展及展望[J]. 高鹏,高振宇,杜东,刘广仁. 国际石油经济. 2018(03)
[5]ABAQUS前处理二次开发在切削过程参数化建模中的应用[J]. 秦宇,陈良玉. 机床与液压. 2017(13)
[6]X60钢管道焊接温度和残余应力耦合的有限元模拟[J]. 刁露阳,刘少文,李璜. 工业技术创新. 2017(02)
[7]基于ABAQUS平台的裂纹扩展数值模拟分析[J]. 胡序春,芮执元,冯瑞成. 机械制造. 2016(05)
[8]埋地管道地震响应的数值仿真模型分析[J]. 李立云,刘晓晓,杜修力,韩俊艳. 地震工程与工程振动. 2015(06)
[9]基于ABAQUS的高层建筑结构动力弹塑性分析前处理软件研究与开发[J]. 张慎,王杰,李霆,徐厚军. 建筑结构. 2015(23)
[10]海洋平台桩腿焊缝裂纹扩展分析[J]. 吴海涛,周国强,吴泽民,冷建成. 石油矿场机械. 2015(08)
硕士论文
[1]基于SpringMVC框架的订阅式服务计费管理系统的设计与实现[D]. 李岩.北京交通大学 2018
[2]含环向裂纹管道在不均匀沉降时的承载裕量研究[D]. 王巍尧.西南交通大学 2018
[3]基于Visual Studio与Python平台开发有限元分析结果自动后处理系统[D]. 曹明君.青岛理工大学 2015
[4]不均匀沉降下埋地输液管道力学性能的试验研究[D]. 王乐.华北理工大学 2016
[5]厚壁管道均布径向多裂纹相互作用的有限元研究[D]. 秦晓峰.东北大学 2011
本文编号：2976740
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１三种基本裂纹类型（根据几何情况）??
?西南石油大学硕士研究生学位论文???奶?０?命??Ｕｄ／?Ｌ３＾??（ａ）张开型（Ｉ型）?（ｂ）滑移型（ＩＩ型）?（ｃ）撕开型（ＩＩＩ型）??图２－２三种基本裂纹类型（根据受力和位移特点）??张开型裂纹（ｏｐｅｎｉｎｇｍｏｄｅ）：简称Ｉ型裂纹，所受的外载荷垂直于裂纹平面，发生??此种裂纹往往是在外载荷和构件形状关于裂纹平面对称时。而在实际工程中，该型裂纹??是最常见的一种裂纹形式，并且易产生低应力脆断。??滑移型裂纹（ｓｌｉｄｉｎｇ?ｍｏｄｅ）：简称ＩＩ型裂纹，外载荷与裂纹面平行，裂纹在自身的??平面内做垂直于裂纹前缘的滑动。??撕开型裂纹（ｔｅａｒｉｎｇ?ｍｏｄｅ）：简称ＩＩＩ型裂纹，外载荷与裂纹面平行以及裂纹线平行，??裂纹面在其自身平面内作平行于裂纹前缘的错动。??以上几种裂纹为基本裂纹类型，实际上任何形式的裂纹都可以看做两种或两种以上??基本裂纹类型的组合，将其称为复合型裂纹（ｍｉｘｅｄ?ｍｏｄｅ）。??２．１．２裂纹端部应力场和位移场??含裂纹的弹性体在受到外载荷后，在裂纹的尖端区域将会出现应力集中，对于韧性??很高的管道而言，其屈服区域很小，其值一般小于裂纹尺寸，属小范围屈服问题，在小??范围的屈服条件下，塑性区域很小，线弹性断裂力学的分析仍适用。考虑二维裂纹问题，??如图２－３所示，材料内含一裂纹，选取裂纹端点为坐标原点，Ｘ方向指向裂纹的正前方，??ｙ方向作为裂纹面的法线方向，方向离开纸面的方向。??丨余??〇??图２－３裂尖应力场??（１）?１型裂纹??７??
?西南石油大学硕士研究生学位论文???奶?０?命??Ｕｄ／?Ｌ３＾??（ａ）张开型（Ｉ型）?（ｂ）滑移型（ＩＩ型）?（ｃ）撕开型（ＩＩＩ型）??图２－２三种基本裂纹类型（根据受力和位移特点）??张开型裂纹（ｏｐｅｎｉｎｇｍｏｄｅ）：简称Ｉ型裂纹，所受的外载荷垂直于裂纹平面，发生??此种裂纹往往是在外载荷和构件形状关于裂纹平面对称时。而在实际工程中，该型裂纹??是最常见的一种裂纹形式，并且易产生低应力脆断。??滑移型裂纹（ｓｌｉｄｉｎｇ?ｍｏｄｅ）：简称ＩＩ型裂纹，外载荷与裂纹面平行，裂纹在自身的??平面内做垂直于裂纹前缘的滑动。??撕开型裂纹（ｔｅａｒｉｎｇ?ｍｏｄｅ）：简称ＩＩＩ型裂纹，外载荷与裂纹面平行以及裂纹线平行，??裂纹面在其自身平面内作平行于裂纹前缘的错动。??以上几种裂纹为基本裂纹类型，实际上任何形式的裂纹都可以看做两种或两种以上??基本裂纹类型的组合，将其称为复合型裂纹（ｍｉｘｅｄ?ｍｏｄｅ）。??２．１．２裂纹端部应力场和位移场??含裂纹的弹性体在受到外载荷后，在裂纹的尖端区域将会出现应力集中，对于韧性??很高的管道而言，其屈服区域很小，其值一般小于裂纹尺寸，属小范围屈服问题，在小??范围的屈服条件下，塑性区域很小，线弹性断裂力学的分析仍适用。考虑二维裂纹问题，??如图２－３所示，材料内含一裂纹，选取裂纹端点为坐标原点，Ｘ方向指向裂纹的正前方，??ｙ方向作为裂纹面的法线方向，方向离开纸面的方向。??丨余??〇??图２－３裂尖应力场??（１）?１型裂纹??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的油气腐蚀管道的受力分析[J]. 杜捷. 质量技术监督研究. 2018(05)
[2]javaEE企业级开发[J]. 郭吉楠. 电子技术与软件工程. 2018(15)
[3]世界油气资源消费现状及油气管道发展趋势分析[J]. 吴宗强. 云南化工. 2018(07)
[4]2017年中国油气管道行业发展及展望[J]. 高鹏,高振宇,杜东,刘广仁. 国际石油经济. 2018(03)
[5]ABAQUS前处理二次开发在切削过程参数化建模中的应用[J]. 秦宇,陈良玉. 机床与液压. 2017(13)
[6]X60钢管道焊接温度和残余应力耦合的有限元模拟[J]. 刁露阳,刘少文,李璜. 工业技术创新. 2017(02)
[7]基于ABAQUS平台的裂纹扩展数值模拟分析[J]. 胡序春,芮执元,冯瑞成. 机械制造. 2016(05)
[8]埋地管道地震响应的数值仿真模型分析[J]. 李立云,刘晓晓,杜修力,韩俊艳. 地震工程与工程振动. 2015(06)
[9]基于ABAQUS的高层建筑结构动力弹塑性分析前处理软件研究与开发[J]. 张慎,王杰,李霆,徐厚军. 建筑结构. 2015(23)
[10]海洋平台桩腿焊缝裂纹扩展分析[J]. 吴海涛,周国强,吴泽民,冷建成. 石油矿场机械. 2015(08)
硕士论文
[1]基于SpringMVC框架的订阅式服务计费管理系统的设计与实现[D]. 李岩.北京交通大学 2018
[2]含环向裂纹管道在不均匀沉降时的承载裕量研究[D]. 王巍尧.西南交通大学 2018
[3]基于Visual Studio与Python平台开发有限元分析结果自动后处理系统[D]. 曹明君.青岛理工大学 2015
[4]不均匀沉降下埋地输液管道力学性能的试验研究[D]. 王乐.华北理工大学 2016
[5]厚壁管道均布径向多裂纹相互作用的有限元研究[D]. 秦晓峰.东北大学 2011
本文编号：2976740
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