含凹陷管道极限承载能力分析

发布时间：2017-10-25 18:04

  本文关键词：含凹陷管道极限承载能力分析

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【摘要】：凹陷是由于外载荷作用而使管道横截面内发生的变形,它是管道运行过程中常见的缺陷形式之一。凹陷缺陷威胁管道的安全运行,降低了管道的承压能力,严重时会导致管道失效。论文根据凹陷的形成机理,开展管道凹陷回弹的分析、单纯凹陷管道极限承载能力分析和含体积缺陷凹陷管道的失效压力分析,为凹陷管道的安全评估和维护提供理论依据和技术参考。本文主要从以下几个方面进行研究：(1)凹陷回弹研究。基于凹陷在外载荷和内压作用下凹陷深度的变化历程,对凹陷形成及回弹进行有限元验证,确定有限元模型的正确性；由于经验回弹系数的偏于保守,综合考虑管道的几何性质、材料性质、内压情况、凹陷的形状尺寸等影响因素,建立有限元分析模型,分析各因素的对回弹系数的影响规律,拟合提出外载荷卸载和内压卸载后的回弹系数计算公式,提供凹陷回弹的评估方法；(2)含平滑凹陷管道极限承载力研究。基于经典屈服准则推导完好管道的极限内解析解,并对其进行有限元验证,确定内压作用下管道的失效准则；针对单纯凹陷管道极限承载情况下的响应特征,描述了管道凹陷形成及失效过程中凹陷区域应力和应变变化历程,分析得到加载深度、压头半径、初始内压、径厚比、管材对极限内压的影响规律,并根据极限分析结果拟合出凹陷管道的失效压力计算公式,提供含单纯凹陷管道极限内压的评估方法；(3)含腐蚀凹陷管道极限承载能力研究。归纳体积缺陷管道的评价方法,简化体积缺陷模型并对其进行有限元验证；模拟含体积缺陷管道上凹陷的形成及失效过程,描述缺陷区域的应力和应变情况,并分析缺陷深度、缺陷长度、缺陷宽度、加载深度、压头半径、初始内压等因素对极限内压的影响规律,拟合得到计算经验公式,提供含腐蚀凹陷管道极限承载能力的评估方法。
【关键词】：凹陷管道 回弹 极限承载能力 腐蚀凹陷 数值模拟
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究目的及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 凹陷的回弹9
• 1.2.2 凹陷管道安全评定的研究现状9-11
• 1.3 研究内容及方法11-12
• 1.4 本文创新点12-13
• 第二章 管道凹陷概述13-19
• 2.1 管道凹陷定义及分类13
• 2.2 管道凹陷形成机理13-14
• 2.3 管道凹陷的评定方法14-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 凹陷回弹的研究19-40
• 3.1 凹陷回弹的定义19-21
• 3.2 管道凹陷回弹试验数值模拟验证21-22
• 3.3 管道凹陷回弹数值模拟22-26
• 3.3.1 有限元模型的建立22-24
• 3.3.2 应力/应变分析24-26
• 3.4 外部载荷作用下的回弹26-33
• 3.4.1 影响因素分析26-31
• 3.4.2 回弹系数的确定31-33
• 3.5 内压作用下的回弹33-38
• 3.5.1 影响因素分析33-37
• 3.5.2 回弹系数的确定37-38
• 3.6 本章小结38-40
• 第四章 含单纯凹陷管道的极限承载力分析40-59
• 4.1 极限载荷分析法40-42
• 4.1.1 极限载荷40
• 4.1.2 计算极限载荷的方法40-41
• 4.1.3 失效准则41-42
• 4.2 完好管道极限承载力分析42-47
• 4.2.1 完好管道极限内压理论分析42-46
• 4.2.2 完好管道极限内压数值分析46-47
• 4.3 球面平滑凹陷极限承载力分析47-57
• 4.3.1 数值模拟47
• 4.3.2 应力/应变分析47-50
• 4.3.3 参数敏感性分析50-56
• 4.3.4 球面平滑凹陷极限内压公式拟合56-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 含腐蚀凹陷管道极限承载力分析59-79
• 5.1 缺陷管道极限内压理论模型59-62
• 5.1.1 ASME B31G标准59-61
• 5.1.2 DNV RP-F101标准61
• 5.1.3 PCORRC方法61-62
• 5.2 缺陷管道极限内压分析62-64
• 5.2.1 有限元模型62-63
• 5.2.2 应力分析63-64
• 5.3 含腐蚀凹陷的管道极限内压分析64-78
• 5.3.1 数值模拟64-65
• 5.3.2 应力/应变分析65-68
• 5.3.3 参数敏感性分析68-75
• 5.3.4 含腐蚀凹陷管道的极限内压公式拟合75-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第六章 结论与展望79-81
• 6.1 结论79-80
• 6.2 展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87
• 附录1 外载荷卸去后凹陷回弹系数计算算例与结果87-88
• 附录2 内压卸去后凹陷回弹系数计算算例与结果88-89
• 附录3 含单纯凹陷管道极限内压算例89-91
• 附录4 含腐蚀凹陷管道极限内压算例91-93
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果93

【参考文献】

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本文编号：1094859