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1、管线钢管临界屈曲应变研究第八届压力容器学术会议论文管线钢管的临界屈曲应变研究赵新伟1,2陈宏远1,2吉玲康1,2黄呈帅1,2（1.中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西西安，710065；2.中国石油天然气集团公司石油管力学和环境行为重点实验室，陕西西安，710065）摘要：概述了管线钢管临界屈曲应变预测公式的研究现状，分析了现有公式存在的问题和局限性；首次考虑材料形变强化性能的影响，引入应力比Rt5.0/Rt1.0作为形变强化表征参量，采用量纲分析方法，结合大量有限元数值计算，建立了半经验的钢
2、管临界屈曲应变预测公式；开展了中缅管线用Ф1016mm×17.5mm大变形钢管的全尺寸弯曲试验。全尺寸试验验证结果表明，所建立的钢管屈曲应变预测公式与现有标准推荐公式相比，有更高的预测精度和可靠性,可以满足管道基于应变设计需要。关键词：管线钢管屈曲应变量纲分析有限元计算全尺寸弯曲试验StudyonCriticalBucklingStrainofLinePipesZhaoXinwei1,2ChenHongyuan1,2JiLingkang1,2HuangChengshuai1,2（1.Tubula
3、rGoodsResearchInstituteofCNPC，XI’AN710065；2.KeyLabofTubularGoodsEngineeringofCNPC，XI’AN710065）Abstract：Latestprogressandresearchstatusofcriticalbucklingstrainforsteellinepipewassummarized,andshortageandlimitationsofthepresentedpredictionequationsofbu
4、cklingstrainofsteellinepipewerereviewed.Basedondimensionalanalysis,anewsemi-empiricalpredictionequationofcriticalbucklingstrainofsteellinepipehasbeenconstructedbyalargeamountofFEMcalculations,inwhichthestressratioRt5.0/Rt1.0werefirstintroducedinorder
5、toconsidereffectofdeformationstrengthening.Afullscalebendingtestofasteelpipewithadiameterof1016mmandwallthicknessof17.5mmwascarriedout.Theresultsoffullscaleprooftestindicatethatthisnewpredictionequationofcriticalbucklingstrainofsteellinepipehashigher
6、precisionandreliabilitybycomparisonwithexistingequations,includingequationsrecommendedinpresentstandards.KeyWords：steellinelipe;bucklingstrain;dimensionalanalysis;FiniteElementmethod;fullscalebendingtest1.引言传统的管道设计是基于应力的方法，即就是把管道看作是承压容器，抵抗压力和外力引起的各向应
7、力是管道设计的基础，把各个方向的应力控制在最小屈服强度以内，即保证在正常工作条件下材料在弹性范围内，从而确保管道的安全。然而由于管道运行环境复杂多变,在地震和地质灾害多发区,管道将承受较大的位移及应变,管道的变形不再由应力控制,而是由全部或者部分应变控制或者位移控制，这时应力已经超过钢管材料的最小屈服强度。因此管道设计的依据还要考虑应变或者位移，这就是基于应变的设计方法。近年来,基于应变设计方法得到了极大地发展，不仅在管道设计方法和管道铺设方法上进行了应用，而且相应的管线钢管的应用技术研究也得到
8、了新的发展。管道基于应变设计要解决两个方面的问题，一是管道设计应变，即地震和地质灾害可能给管道造成的最大应变，这由地震和地质灾害勘察数据来分析确定；二是管道的许用应变，即管道能承受的最大允许应变，它由管道的极限应变和安全系数来确定。本文研究管道的极限应变的确定方法。管道的1第八届压力容器学术会议论文应变极限主要考虑两种极限状态：拉伸断裂和压缩屈曲，它们分别属于最终极限状态和服役极限状态。其中拉伸断裂更危险，它导致管道彻底破坏，失效后果严重。而压缩屈曲一般不会引起管道直接破坏，但是会引起结构抗力下
