含內(nèi)腐蝕缺陷—裂紋管道的應(yīng)力強(qiáng)度因子與承壓能力研究
本文選題:應(yīng)力強(qiáng)度因子 + 腐蝕缺陷-裂紋; 參考:《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文
【摘要】:隨著油氣管道服役時(shí)間的增加,管道內(nèi)部不可避免地會(huì)產(chǎn)生腐蝕缺陷,削弱管道的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)抗力。由于應(yīng)力集中,腐蝕缺陷處很可能會(huì)起源裂紋,進(jìn)一步影響管道的性能。論文主要研究了含腐蝕缺陷-裂紋管道的應(yīng)力強(qiáng)度因子和承壓能力的變化規(guī)律,比研究單一的腐蝕缺陷或裂紋所產(chǎn)生的影響更具有現(xiàn)實(shí)意義。有關(guān)管道腐蝕缺陷和裂紋的研究較多,而對于腐蝕缺陷-裂紋的研究則非常少。基于管道內(nèi)腐蝕缺陷的產(chǎn)生機(jī)理和斷裂力學(xué)理論,文中主要研究不同類型裂紋的不同參數(shù)對應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子和極限承壓能力的影響規(guī)律。本文的主要研究工作包括:1、腐蝕缺陷-軸向裂紋研究:采用有限元法計(jì)算了缺陷-軸向裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子,結(jié)果表明:保持其他參數(shù)不變時(shí),隨著軸向裂紋的相對深度的增大,應(yīng)力強(qiáng)度因子的大小關(guān)系為多缺陷-軸向裂紋單缺陷-軸向裂紋雙缺陷-軸向裂紋;隨著管道內(nèi)壓的增大,應(yīng)力強(qiáng)度因子的大小關(guān)系為雙缺陷-軸向裂紋單缺陷-軸向裂紋多缺陷-軸向裂紋。2、不同腐蝕缺陷-裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子研究:應(yīng)用擴(kuò)展有限元法求解了三維點(diǎn)蝕缺陷-徑向裂紋和均勻腐蝕缺陷下的環(huán)向裂紋、矩形狀裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子,結(jié)果表明應(yīng)力強(qiáng)度因子隨著裂紋相對深度和管道內(nèi)壓的增大而增大,隨著管道壁厚增加而減小。3、形狀因子F的計(jì)算:根據(jù)仿真結(jié)果和應(yīng)力強(qiáng)度因子求解公式,推導(dǎo)出了不同類型裂紋所對應(yīng)的形狀因子與裂紋的相對深度以及管道壁厚之間的關(guān)系式,并驗(yàn)證了形狀因子擬合式的正確性。4、管道承壓能力研究:以數(shù)值模擬和局部塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ),計(jì)算含腐蝕缺陷-裂紋管道的最大承壓能力,并得出了同一內(nèi)壓下裂紋的臨界深度,同一深度下管道的失效壓力。5、管道承壓能力評價(jià)方法:采用不同評價(jià)方法計(jì)算不同長度缺陷-裂紋的失效壓力,得出DNVRP-F101評價(jià)結(jié)果偏高;ASME B31G評價(jià)結(jié)果則顯得保守;而改進(jìn)B31G方法、RPA方法及有限元法與Choi回歸公式法的計(jì)算結(jié)果較為接近,對管道承壓能力的評價(jià)比較可靠。
[Abstract]:With the increase of service time of oil and gas pipeline, corrosion defects will inevitably occur inside the pipeline, which will weaken the static and dynamic resistance of the pipeline. Due to the stress concentration, the corrosion defects may cause cracks, which will further affect the performance of the pipeline. In this paper, the variation of stress intensity factor and pressure bearing capacity of pipes with corrosion defects and cracks is studied, which is more practical than that of single corrosion defects or cracks. There are many researches on corrosion defects and cracks in pipelines, but very few on corrosion defects and cracks. Based on the mechanism of corrosion defects in pipeline and the theory of fracture mechanics, this paper mainly studies the influence law of stress intensity factor and ultimate bearing capacity of different types of crack parameters. The main research work in this paper includes: 1, corrosion defect axial crack study: the stress intensity factor of defect axial crack is calculated by finite element method. The results show that the stress intensity factor is constant when other parameters are kept unchanged. With the increase of the relative depth of the axial crack, the relationship of the stress intensity factor is as follows: multiple defects, single defect of the axial crack, double defect of the axial crack and axial crack, and with the increase of the internal pressure of the pipe, The relation of stress intensity factor is double defect, axial crack, single defect, axial crack, axial crack, axial crack. The stress intensity factor of different corrosion defect and crack is studied. The expanded finite element method is used to solve the three-dimensional pitting corrosion. Defects-radial cracks and toroidal cracks under uniform corrosion defects, The results show that the stress intensity factor increases with the increase of the relative depth of the crack and the internal pressure of the pipe. With the increase of pipe wall thickness, the calculation of shape factor F: based on the simulation results and the formula of stress intensity factor, The relationship between the shape factors corresponding to different types of cracks, the relative depth of cracks and the wall thickness of pipes is derived. The correctness of the fitting formula of shape factor. 4. The study of pipeline bearing capacity. Based on numerical simulation and local plastic failure criterion, the maximum pressure bearing capacity of pipeline with corrosion defect and crack is calculated. The critical depth of the crack under the same internal pressure, the failure pressure of the pipeline at the same depth, and the evaluation method of the pipeline bearing capacity are obtained. Different evaluation methods are used to calculate the failure pressure of the crack with different length. It is concluded that the evaluation results of DNVRP-F101 are higher than that of B31G, while the results of improved B31G method and finite element method are close to those of Choi regression formula, and the evaluation of pipeline bearing capacity is more reliable.
【學(xué)位授予單位】:西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:O346.1
【相似文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前10條
1 姜風(fēng)春,劉瑞堂,劉殿魁;動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度因子響應(yīng)特性的理論分析[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2000年04期
2 王海軍,胡宗軍,劉一華;確定復(fù)雜形狀平面板的應(yīng)力強(qiáng)度因子[J];安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào);2002年03期
3 許英姿,任傳波;求解裂紋端部應(yīng)力強(qiáng)度因子的混合方法[J];淄博學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程版);2002年02期
4 劉希國,張雙寅;纖維復(fù)合材料復(fù)合型斷裂正應(yīng)力強(qiáng)度因子比準(zhǔn)則[J];力學(xué)與實(shí)踐;2003年02期
5 高瑞霞,劇錦三,蔣秀根,莊金釗;裂縫邊緣凸起變形對帶裂縫柱形薄壁結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響初探[J];中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年06期
6 劉小妹,劉一華,梁擁成;一種確定雙重應(yīng)力強(qiáng)度因子的數(shù)值方法[J];上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期
7 胡衛(wèi)華;;多裂紋板的應(yīng)力強(qiáng)度因子研究[J];科技信息;2010年10期
8 張彩鳳;;基于有限元方法計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子的研究[J];湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào);2013年08期
9 朱蘋,王志群,亓超,季京瑋;C型試樣應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算[J];力學(xué)與實(shí)踐;1983年05期
10 俞秉義 ,陳四立;一種求應(yīng)力強(qiáng)度因子的新方法—類比法[J];沈陽機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào);1985年01期
相關(guān)會(huì)議論文 前10條
1 王燦;孫士勇;陳浩然;;無網(wǎng)格法分析雙材料中裂紋位置對應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響[A];復(fù)合材料——基礎(chǔ)、創(chuàng)新、高效:第十四屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(下)[C];2006年
2 董世明;王清遠(yuǎn);舒尚文;;巴西圓盤試件應(yīng)力強(qiáng)度因子研究的若干進(jìn)展[A];四川省力學(xué)學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2008年
3 王勇;王鐘羨;陳宜周;蔣家羚;;含裂紋圓筒體抗扭剛度和第三型應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算[A];疲勞與斷裂2000——第十屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年
4 韋昌芹;邵永波;;管節(jié)點(diǎn)中穿透裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子分析[A];第14屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(第一冊)[C];2005年
5 董世明;王清遠(yuǎn);舒尚文;;扁平巴西圓盤試件的應(yīng)力強(qiáng)度因子分析[A];第十四屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年
6 蘇成;鄭淳;;應(yīng)力強(qiáng)度因子可靠度分析的響應(yīng)面—蒙特卡羅法[A];第十四屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年
7 鄒廣平;唱忠良;曲嘉;;緊湊拉伸試樣應(yīng)力強(qiáng)度因子的動(dòng)態(tài)響應(yīng)[A];第七屆海峽兩岸工程力學(xué)研討會(huì)論文摘要集[C];2011年
8 劉賀翔;陳珂;毛靈濤;;測取不同縫長單縫有機(jī)玻璃梁應(yīng)力強(qiáng)度因子的試驗(yàn)研究[A];北京力學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年
9 程宸;萬水;蔣正文;;基于界面力學(xué)的有限元方法計(jì)算正交各向異性材料的應(yīng)力強(qiáng)度因子[A];第十九屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年
10 南海順;王保林;;納米尺度下表面殘余應(yīng)力對應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響[A];第16屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議程序冊[C];2012年
相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條
1 陳康;梯度非均勻復(fù)合材料熱力學(xué)響應(yīng)及斷裂特性的有限元研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年
2 李曰兵;基于概率分析的反應(yīng)堆壓力容器缺陷評定方法[D];浙江工業(yè)大學(xué);2014年
3 席婧儀;水泥基脆性材料不等長裂紋相互作用與擴(kuò)展規(guī)律研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2015年
4 代鵬;用塑性修正的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅描述疲勞裂紋擴(kuò)展[D];上海交通大學(xué);2014年
5 彭波;熱力耦合下裂紋與夾雜相互作用近似解研究[D];上海交通大學(xué);2015年
6 趙晉芳;多部位損傷結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度因子算法研究[D];東北大學(xué);2010年
7 劉曉宇;關(guān)于裂紋安全評定及TOFD檢測標(biāo)準(zhǔn)的研究[D];北京化工大學(xué);2012年
8 高志文;高溫超導(dǎo)塊材在電磁力作用下的斷裂特性理論研究[D];蘭州大學(xué);2008年
9 賈宏志;含裂紋結(jié)構(gòu)加固問題中的哈密頓體系方法[D];大連理工大學(xué);2012年
10 趙傳宇;CFL加固鋼板中表面裂紋擴(kuò)展規(guī)律研究[D];華南理工大學(xué);2013年
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條
1 許煥;長輸管道缺陷評定理論與應(yīng)用研究[D];西安石油大學(xué);2015年
2 高科;基于斷裂力學(xué)的正交異性鋼橋面板疲勞性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年
3 張衛(wèi)星;單晶硅壓痕微裂紋擴(kuò)展力學(xué)行為研究[D];昆明理工大學(xué);2015年
4 李城城;含裂紋梭形變截面偏心受壓薄壁柱的穩(wěn)定性研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年
5 葉申;含表面裂紋損傷船體典型結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度因子簡化計(jì)算方法研究[D];大連理工大學(xué);2015年
6 鐘海英;壓電與準(zhǔn)晶材料中復(fù)雜缺陷問題的研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2015年
7 林志明;鋼構(gòu)件應(yīng)力強(qiáng)度因子的有限元分析[D];大連海事大學(xué);2014年
8 夏詩畫;基于斷裂理論的縱向開裂運(yùn)營隧道的安全性研究[D];重慶交通大學(xué);2015年
9 闞金梅;含裂紋樹脂材料應(yīng)力強(qiáng)度因子及J積分?jǐn)?shù)值模擬研究[D];青島科技大學(xué);2015年
10 宮經(jīng)全;三維Ⅰ型和Ⅰ/Ⅱ復(fù)合型裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的分析[D];南昌航空大學(xué);2015年
,本文編號:1813430
本文鏈接:http://www.wukwdryxk.cn/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/1813430.html