复杂载荷作用下含凹陷—划痕组合缺陷管道极限内压研究

发布时间：2021-03-28 21:05

　　管道在建设和运行过程中,由于管线施工或操作挖掘设备,很容易引起管道表面形成凹陷,对实际埋地管道开挖检测发现,受岩石挤压或者挖掘设备刮擦作用,在凹陷部位还会形成划痕缺陷。凹陷中伴有划痕严重威胁管道的安全运营,并极有可能降低管道的剩余强度,在正常的操作压力作用下,引发管道发生泄漏或破坏,一方面造成人员伤亡和财产损失,另一方面还会污染环境。因此凹陷管道的剩余强度一度成为国内外学者研究热点。大多数研究针对含有单纯凹陷的管道,对其的处置主要以凹陷深度是否达到管径的6%作为依据,对于凹陷-划痕组合缺陷的管道研究较少。从爆破试验结果来看,含有单一平滑凹陷的管道并不会降低管道的承载能力,对于凹陷管道的失效机理,众多学者还存在分歧。因此若要研究极限内压,首先应当确定一个失效准则。对管道剩余强度的研究大多基于有限元计算,从建模到计算程序繁琐,消耗大量精力和时间,不便于解决具体工程问题。实际埋地管道除了受其内压作用外,还会由于管道内介质以及环境温度的变化或者土壤位移等作用产生轴向载荷,主要包括轴向拉压载荷以及弯曲载荷,轴向载荷对含有凹陷-划痕缺陷管道剩余强度的影响也应予以考虑。设计带有凹陷-划痕缺陷钢板的拉... 

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
    1.1 选题的目的及意义
    1.2 管道凹陷分类
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 凹陷管道特征参数与失效准则
        1.3.2 复杂载荷作用下凹陷管道失效行为研究
        1.3.3 凹陷管道极限内压实验研究
    1.4 凹陷管道工程评价
    1.5 本文研究内容和方法
        1.5.1 存在的问题
        1.5.2 本文研究内容
第2章 含凹陷-划痕管道有限元失效准则研究
    2.1 常见失效判据
        2.1.1 通过载荷-应变（位移）曲线确定
        2.1.2 基于应力的失效准则
        2.1.3 基于应变的失效准则
        2.1.4 其他失效准则
    2.2 实验目的和实验设计
    2.3 磁记忆检测
        2.3.1 同一钢板无缺陷、带划痕、带凹陷-划痕磁记忆信号比较
        2.3.2 不同划痕深度磁记忆信号比较
    2.4 拉伸实验
        2.4.1 完好试件拉伸强度
        2.4.2 含单一凹坑缺陷试件的拉伸强度
        2.4.3 含单一划痕缺陷试件的拉伸强度
        2.4.4 含凹坑和划痕组合缺陷试件的拉伸强度
        2.4.5 破坏模式
    2.5 有限元失效准则的确定
        2.5.1 有限元模型的建立
        2.5.2 有限元分析及模型验证
        2.5.3 失效判据的确定
    2.6 本章小结
第3章 含凹陷-划痕管道的极限内压
    3.1 概述
    3.2 材料参数
    3.3 完好管道极限内压
    3.4 有限元模型的建立
    3.5 结果分析
        3.5.1 极限内压的确定
        3.5.2 凹陷极限深度
        3.5.3 管道破坏截面
    3.6 影响因素分析
        3.6.1 管道尺寸对极限内压的影响
        3.6.2 管材性能对极限内压的影响
        3.6.3 缺陷尺寸对极限内压的影响
    3.7 极限内压预测公式
    3.8 本章小结
第4章 复杂载荷作用下管道极限内压
    4.1 最大轴向载荷和极限弯矩的确定
        4.1.1 最大轴向载荷的确定
        4.1.2 最大弯矩载荷的确定
    4.2 有限元模型的建立
    4.3 弯矩和轴向力对极限内压的影响
        4.3.1 轴向力对极限内压的影响
        4.3.2 弯矩对极限内压的影响
    4.4 复杂载荷作用下极限内压预测公式
    4.5 本章小结
第5章 凹陷管道工程处置标准改进
    5.1 概述
    5.2 极限深度的确定
    5.3 临界曲率半径的确定
    5.4 本章小结
第6章 结论
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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[3]我国天然气管网系统可靠性评价技术现状[J]. 李明菲,周利剑,郑洪龙,杨辉,雷铮强,薛鲁宁,李在蓉.  油气储运. 2015(05)
[4]内压作用下轴向斜接管塑性极限载荷分析[J]. 姜峰,杜超飞,郑运虎.  化工机械. 2014(05)
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硕士论文
[1]基于可靠性的典型承压部件塑性极限载荷分析及强度设计系数评价[D]. 贾晓亮.北京工业大学 2016
[2]埋地管道的极限载荷计算与风险评价[D]. 景国泉.南京工业大学 2003



本文编号：3106241