内压作用下含凹痕管道三维应变计算新方法

摘要：

凹痕缺陷是造成长输油气管道失效的一个常见原因,目前大多通过应变评估来判断其严重性,但尚无精确的分析方法确定实际管道凹痕处的应变.为此,在对内压作用下的油气管道凹痕缺陷进行准确应变分析的基础上,建立了含约束型和非约束型凹痕缺陷的有压管道非线性有限元模型,分析了管道内外壁等效塑性应变分布规律,通过对凹痕变形区域进行三维插值生成定义凹痕表面的位移函数,采用以应变张量形式分析凹痕区域应变的解析模型,建立了考虑剪切应变的管道凹痕区域应变计算模型,并利用该解析模型预测的应变分布与非线性有限元法预测的应变分布进行了对比.研究结果表明:①凹痕区域最大应变总是处于管道内表面,且约束凹痕的应变大于同等条件下的非约束凹痕;②解析模型可用来求解管道凹痕区域的应变,且能很好地预测凹痕管道的最大应变值和峰值位置;③通过考虑和不考虑剪切应变的等效塑性应变求解可知,尽管剪切应变对凹痕区域等效塑性应变的峰值影响较小,但剪切应变会影响凹痕区域范围的应变分布.结论认为,考虑剪切应变的计算新方法能够更为准确、全面地反映管道凹痕区域的应变分布,为评估含凹痕缺陷管道的适用性提供重要参考,并有助于现有的基于应变的凹痕评价体系的改进和完善.

关键词：油气管道、凹痕缺陷、有限元、解析模型、应变分析、应变张量、剪切应变、应变分布

所属期刊栏目：42

分类号：R542.2;TU398.2;TE973

资助基金：四川省科技计划项目2020YJ0153

在线出版日期：2022-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：122-134