基于改进J-A模型的磁力学关系研究
发布时间：2021-06-07 18:15
国际石油、天然气的运输方式主要是利用管道运输,管道运营的关键问题在于管道的安全维护。管道应力内检测技术是世界管道内检测领域的前沿课题,弱磁法在应力内检测技术研究中有巨大发展空间。管道在交变载荷长期作用下,即便管道的最大工作强度低于它自身的强度极限,甚至低于屈服极限,也常会在没有显著塑性变形的状态下爆发泄露、管道爆裂等恶性事故,当载荷持续加强时,会在管道局部发生塑性变形,这将会对管道的正常运转造成严峻的威胁。为了防止恶性事故的爆发,需要对管道进行预判性检测,以便进行合理维修。常规无损检测方法主要有超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测等,在管道缺陷检测、事故预防等方面发挥了重要作用。然而,这些方法在管道应力内检测范围的应用具有一定局限性,例如,超声检测方法易受到环境影响,检测时需要介质;X射线照相法对管壁较厚的管道检测度低,评定时间较长,检测效率不高,设备不能动态在线地检测管道。近年来常用管道弱磁应力内检测技术,该方法具有检测速度快、设备轻巧、操作简单、可靠性好且无需专门的磁化设备,可以进行非接触在线检测等特点,在管道应力内检测范围具有广阔的发展前景。但现有的理论模型均是针对单...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力磁化曲线
沈阳工业大学硕士学位论文24模型更好，整体变化更加平稳。图3.2应力磁化曲线Fig.3.2Stressmagnetizationcurve由式（3.30）、（3.31）可以计算得到地磁场下单向应力状态模型与复杂应力状态模型中相对磁导率随应力变化的关系，如图3.3所示。从图中可以看出，单向应力模型与复杂应力模型的拟合曲线均近似为线性变化，而复杂应力状态模型的变化率明显降低。图3.3应力磁导率曲线Fig.3.3Stresspermeabilitycurve改变外界磁场强度H（H=50μT,100μT,150μT）大小，可以得到非磁饱和条件下不同外磁场对应力磁化曲线的影响，如图3.4所示。从图中可以看出：外界磁场一定时，磁信号随应力的增大而增强；非磁饱和状态下，随外界磁场的增加，模型的磁信号增强且曲线变化率增大。
第3章复杂应力状态下的磁力学关系研究25图3.4不同外磁场下的应力磁化曲线Fig.3.4Stressmagnetizationcurvesunderdifferentexternalmagneticfields3.3磁力学关系的有限元计算与分析利用ANSYS14.5有限元分析软件计算分析钢板和管道在载荷作用过程中的磁力学关系。3.3.1单向应力有限元计算与分析钢板在拉伸过程中所受的应力为沿拉伸方向的单向应力，根据大口径、高压力输气管道X70钢材，建立钢板单向应力仿真模型。模型包括空气层和钢板，钢板位于空气层中心区域，尺寸为500mm×50mm×18.4mm，钢板中心表面存在尺寸为30mm×1mm×3mm的裂纹，在钢板两侧施加160MPa-220MPa的拉力，模型示意图如图3.5a所示，设置材料属性泊松比为0.3，弹性模量为2.07×105MPa，磁导率根据图3.3中的单向应力状态模型进行设置，以钢板表面中心为原点建立三维笛卡尔直角坐标系。在整个模型空间中沿X轴方向加载50μT的背景磁场以模拟地磁场环境，进行磁力学分析，如图3.5b所示。图3.5模型三维图Fig.3.53Dmodel50mm18.4mm拉力方向500mmoYZXYZXa模型示意图b背景磁场
【参考文献】：
期刊论文
[1]压力管道及压力容器中无损检测技术的应用[J]. 周彬. 科技与创新. 2019(17)
[2]非开挖磁记忆检测技术应用研究[J]. 杨春海,张江江,曾文广. 石化技术. 2019(06)
[3]基于微磁学的金属磁记忆检测机理分析[J]. 祖瑞丽,任尚坤,樊清泉. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]油气管道运行维护技术研究进展及展望[J]. 李莉,张玉志,张斌,田望,王乐乐. 油气储运. 2017(03)
[5]基于磁记忆的油气管道应力损伤检测方法研究[J]. 王国庆,杨理践,刘斌. 仪器仪表学报. 2017(02)
[6]金属磁记忆检测技术的兴起与发展[J]. 任吉林,刘海朝,宋凯. 无损检测. 2016(11)
[7]油气管道特殊部件的漏磁检测信号特征分析[J]. 杨理践,郭天昊,高松巍,刘斌. 沈阳工业大学学报. 2017(01)
[8]铁磁性材料拉/压疲劳磁记忆信号研究[J]. 钱正春,黄海鸿,姜石林,杨成. 电子测量与仪器学报. 2016(04)
[9]输油气管道的安全管理分析[J]. 王静思. 科技与企业. 2014(10)
[10]基于腐蚀缺陷管道的剩余强度评价标准应用[J]. 杨理践,刘凤艳,高松巍. 沈阳工业大学学报. 2014(03)
博士论文
[1]全球化油气竞争与中国的战略选择[D]. 苏文.中国地质大学（北京） 2012
硕士论文
[1]埋地天然气管道液化环境下上浮反应研究[D]. 王蕴玉.西南石油大学 2016
[2]铁磁构件应力磁化及反转效应的数值模拟与试验研究[D]. 习小文.南昌航空大学 2015
本文编号：3217058
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力磁化曲线
沈阳工业大学硕士学位论文24模型更好，整体变化更加平稳。图3.2应力磁化曲线Fig.3.2Stressmagnetizationcurve由式（3.30）、（3.31）可以计算得到地磁场下单向应力状态模型与复杂应力状态模型中相对磁导率随应力变化的关系，如图3.3所示。从图中可以看出，单向应力模型与复杂应力模型的拟合曲线均近似为线性变化，而复杂应力状态模型的变化率明显降低。图3.3应力磁导率曲线Fig.3.3Stresspermeabilitycurve改变外界磁场强度H（H=50μT,100μT,150μT）大小，可以得到非磁饱和条件下不同外磁场对应力磁化曲线的影响，如图3.4所示。从图中可以看出：外界磁场一定时，磁信号随应力的增大而增强；非磁饱和状态下，随外界磁场的增加，模型的磁信号增强且曲线变化率增大。
第3章复杂应力状态下的磁力学关系研究25图3.4不同外磁场下的应力磁化曲线Fig.3.4Stressmagnetizationcurvesunderdifferentexternalmagneticfields3.3磁力学关系的有限元计算与分析利用ANSYS14.5有限元分析软件计算分析钢板和管道在载荷作用过程中的磁力学关系。3.3.1单向应力有限元计算与分析钢板在拉伸过程中所受的应力为沿拉伸方向的单向应力，根据大口径、高压力输气管道X70钢材，建立钢板单向应力仿真模型。模型包括空气层和钢板，钢板位于空气层中心区域，尺寸为500mm×50mm×18.4mm，钢板中心表面存在尺寸为30mm×1mm×3mm的裂纹，在钢板两侧施加160MPa-220MPa的拉力，模型示意图如图3.5a所示，设置材料属性泊松比为0.3，弹性模量为2.07×105MPa，磁导率根据图3.3中的单向应力状态模型进行设置，以钢板表面中心为原点建立三维笛卡尔直角坐标系。在整个模型空间中沿X轴方向加载50μT的背景磁场以模拟地磁场环境，进行磁力学分析，如图3.5b所示。图3.5模型三维图Fig.3.53Dmodel50mm18.4mm拉力方向500mmoYZXYZXa模型示意图b背景磁场
【参考文献】：
期刊论文
[1]压力管道及压力容器中无损检测技术的应用[J]. 周彬. 科技与创新. 2019(17)
[2]非开挖磁记忆检测技术应用研究[J]. 杨春海,张江江,曾文广. 石化技术. 2019(06)
[3]基于微磁学的金属磁记忆检测机理分析[J]. 祖瑞丽,任尚坤,樊清泉. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]油气管道运行维护技术研究进展及展望[J]. 李莉,张玉志,张斌,田望,王乐乐. 油气储运. 2017(03)
[5]基于磁记忆的油气管道应力损伤检测方法研究[J]. 王国庆,杨理践,刘斌. 仪器仪表学报. 2017(02)
[6]金属磁记忆检测技术的兴起与发展[J]. 任吉林,刘海朝,宋凯. 无损检测. 2016(11)
[7]油气管道特殊部件的漏磁检测信号特征分析[J]. 杨理践,郭天昊,高松巍,刘斌. 沈阳工业大学学报. 2017(01)
[8]铁磁性材料拉/压疲劳磁记忆信号研究[J]. 钱正春,黄海鸿,姜石林,杨成. 电子测量与仪器学报. 2016(04)
[9]输油气管道的安全管理分析[J]. 王静思. 科技与企业. 2014(10)
[10]基于腐蚀缺陷管道的剩余强度评价标准应用[J]. 杨理践,刘凤艳,高松巍. 沈阳工业大学学报. 2014(03)
博士论文
[1]全球化油气竞争与中国的战略选择[D]. 苏文.中国地质大学（北京） 2012
硕士论文
[1]埋地天然气管道液化环境下上浮反应研究[D]. 王蕴玉.西南石油大学 2016
[2]铁磁构件应力磁化及反转效应的数值模拟与试验研究[D]. 习小文.南昌航空大学 2015
本文编号：3217058
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3217058.html
