基于断裂理论的天然气管道缺陷行为分析

发布时间：2020-04-12 02:20

【摘要】：本文针对西气东输二线用钢X80天然气管线的缺陷行为,从缺陷的产生原因、缺陷的类型开始讨论分析,主要对缺陷中的裂纹缺陷以及相关止裂理论进行初步讨论分析。基于断裂力学中的弹塑性断裂力学及线弹性断裂力学和损伤力学等,通过控制管道内压载荷及裂纹初始长度的变化,进一步分析轴向裂纹和周向裂纹的J积分、应力强度因子K变化对缺陷行为的影响。在有限元软件ANSYS Wor Kbench平台建立含初始半椭圆裂纹缺陷的有限元模型,根据模拟云图得出以下结论:1、在相同环境下轴向裂纹的J积分远远大于周向裂纹;2、在裂纹初始长度不变的情况下,当管道内压载荷呈现阶梯性增长时,轴向裂纹和周向裂纹的J积分也都呈线性增长;3、在管道内压载荷不变的情况下,当裂纹初始长度不断增大时,轴向裂纹的J积分也随之线性增大,而周向裂纹的J积分先增大后趋于平缓;4、在相同环境下轴向裂纹的应力强度因子K远远大于周向裂纹;5、在相同情况下轴向裂纹的K1远远大于K2、K3;6、在初始裂纹长度及管道内压载荷的变化下,K的变化与J积分几近相同。
【图文】：

西安石油大学硕士学位论文见，同时也最为危险，本文将重点探讨天然气长输管道中的裂纹缺陷。 裂纹型缺陷分类在断裂力学中，为了分析断裂行为，常将初始缺陷简化为裂纹。在对裂纹的分类又采用两种方法进行分类：一种是根据裂纹的扩展方式；另一种是根据裂纹在位置进行分类。（1）根据裂纹的扩展方式由裂纹的力学性质，根据材料在受力时力的方向与裂纹的方向，可将裂纹可分、滑开型以及撕开型，分别称为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型裂纹，类型图见图 2-1。实际中两种以上裂纹基本类型的组合就叫做复杂裂纹问题。三种不同裂纹模式的受力简化图如下：

（a）贯穿型 （b）表面型 （c）埋深型图 2-2 根据管材中裂纹所处位置分的裂纹类型针对管道表面裂纹进行研究。性断裂理论弹性断裂理论着大型设备的增加，结构逐渐变得更为复杂，设计应力变得更高，这常规材料强度要求的设备和结构容易发生灾难性的失效事故，依靠原论并不能对此做出合理的解释，因此研究人员开始重新思考其中的原设材料或构件存在裂纹缺陷为前提，，否认了材料连续均匀的假设，认裂纹。这种理论认为当作用在构件和材料上的载荷加载时，会导致其造成材料和构件的破坏现象发生。力强度因子发生破坏的起源是因为裂纹缺陷的存在，构件的安全状况直接受裂纹
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE973.6

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本文编号：2624152