钢质管道穿透裂纹的断裂分析研究

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1、大庆石油学院硕士学位论文钢质管道穿透裂纹的断裂分析研究姓名：盛燕申请学位级别：硕士专业：防灾减灾工程及防护工程指导教师：孙建刚20070312标准分享网www.bzfxw.com免费下载人庆。油学院坝f，研究生学位论叟：钢质管道穿透裂纹的断裂分析研究摘要随着断裂力学理论的不断成熟以及计算机技术的E速发展．断裂力学在I：程实际中得剑了J“泛的应用。目前，应_}}{断裂力学理论对在役压力管道进行安全评定，具有十分重要的实际意义。但是，对于一些特殊的含有裂纹缺

2、；fj的结构进行安全评定仍然缺乏可以直接利用的断裂参数结果。本文以断裂力学为基础，采用有限元分析方法，借助ANSYS有限元分析软件

3、．建立了不同情况卜的含有穿透裂纹的直管道有限元模型。进行分析计算，给出在线弹性条件F不同情况穿透裂纹的应力强度冈子足，值；进一步换算为【：程实际中易丁麻刖的应力强度因子修正系数F，采用同归拟合技术。给出了修正系数F的表达式。并依据本文方法，对含裂纹缺陷的压力管道进行剩余强度评价，与相关文献进行比较分析，说明了本文方法的可行性。本文工作的主要内容包括：1．依据断裂力学的理论只是，分析研究平面裂纹尖端的应力强度因子的求解方法，应用ANSYS有限元分析软件。建立平板有限元模型，验证本文所要采用Shell63单元和建模方法的准确性和可靠性，为本文以后工作打下坚实的基础。2．以ANSYS提供的

4、APDL语言编写相应程序，建立不同情况F的含有穿透裂纹直管道有限元模型，在内压载荷作用下，分析研究裂纹周围应力、应变场的分布．计算出线弹性条件F的应力强度因子足，值。3．提取有限元计算结果，利用MATLAB数据处理软件绘制出应力强度网子随着不同影响I天l素的变化关系图．分析讨论其变化规律。4．进一步求解应力强度因子修正系数F值。利用MATLAB数据处理软件绘制成曲线幽，总结讨论其变化规律，并利用非线性最小二乘估算法进行同归分析得到席力强度因子修正系数F的表达式。5．初步对禽穿透裂纹缺陷的压力管道结构进行剩余强度评价，通过分析研究，进一步验证本文公式的准确性。关键词：断裂力学穿透裂纹应

5、力强度囡于有限元方法剩余强度评价人庆“油学院硕f州宄生学位论文FractureAnalysisofThrough-wallCracktotheSteelPipeAbstractFracturemechanicsisappliedwidelyinthepracticalengineeringalongwiththetheoryoffracturemechanicsmatureaswellasthecomputertechnologydevelopedrapidly．Atpresent，ithaspracticalsignificancethatthetheoryoffractureme

6、chanicsisusedinthesafetyassessmentofpipeswhichinservice．However。theresultofthefractureparametersiscarl’tbeuseddirectlytomakesafeestimationforthestructurewhichhastheespecialcracks．Inthispaper,basedonfracturemechanics，thestraightpipewhichcontainedthrougIl—wallcracksareanalyzedbythefiniteelementan

7、alysis(FEA)methodandANSYSsoftware．Finiteelementmodelsareestablishedforstraightpipewhichcontainthrou【gh—wallcrackindifferentsituations，111eyareanalyzedandcalculated．Thestressintensityfactor(K，)whichcontainedthethrough—wallcracksindifferentsituationsinlinear-elasticityiscalculated，andistransforme

8、dtocorrectioncoefficientFofstressintensityfactor．Fittedmethodisadopted，andexpressionofcorrectioncoefficientFofstressintensityfactorisgiven．Accordingtothemethodinthispaper,residualstrengthassessmentofpressure—pipeswhichcontainedcra