带裂纹海洋管道断裂计算和可靠性的分析

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1、摘要海洋石油管线是海洋油气资源开发和利用的生命线，它的安全与否直接影响着海洋工程的发展和海洋生物的安全。海洋石油管线在安装过程、渔业捕捞等人类海洋活动以及其它的海洋事故中，难免会产生各种各样的损伤和缺陷，这些缺陷在管线运输石油产品过程中，在缺陷局部会产生应力集中，生成微裂纹及宏观裂纹，并导致裂纹扩展，最后导致管线失效破坏。因而，为保障海洋管线的石油运输安全，避免遭受重大的经济损失和海洋生物生态环境的破坏，必须对海洋损伤石油管线进行强度计算与可靠性评估，为管线的维修、结构承载潜力的挖掘提供科学合理的决策依据。本文针对带裂纹海洋石油管道，利用边界元和权函数方法，给出了

2、裂纹前沿应力强度因子的实用计算公式。在断裂分析的基础上，基于概率统计理论，为带裂纹海洋石油管道建立了断裂可靠性评估方法，给出了断裂失效概率和可靠度的计算公式。主要工作如下：1．使用边界积分方程法将带裂纹海洋石油管道断裂问题归结为求解一组边界积分方程，进而采用分域法将带裂纹的弹性体分为两个(或多个)不含裂纹区域的弹性体，将求解裂纹问题转化为求解普通弹性问题，并建立了数值求解方法。根据裂纹前沿的应力奇异性，给出了应力强度因子最d、----乘计算公式，并编制专用程序。最后，给出了典型问题的数值计算结果，数值结果令人满意。2．应用权函数法，分别给出了计算带轴向和环向裂纹海

3、洋石油管道应力强度因子的表达式。利用已有的数值计算结果，并应用最小二乘曲面法，分析了应力强度因子解的拟合问题，给出了应力强度因子的实用计算公式，并给出典型数值算例的数值计算结果。数值结果表明，本文给出的应力强度因子计算公式简单、实用，能很好地满足工程使用要求。3．采用s．N曲线及损伤等方法对带轴向和环向裂纹海洋管道的疲劳寿命进行了计算和分析，建立了疲劳寿命计算公式，并给出典型例子的寿命计算结果。4．基于断裂计算结果和概率统计理论，采用极限分析等方法，对在内压或轴力和弯矩作用下，带裂纹海洋管道的可靠性问题进行了断裂可靠性评估，建立C-j"可靠性评估方法，给出了管道的

4、失效概率和可靠性的计算公式，并给出了典型例子的数值结果。关键词：海洋管道，裂纹，边界元法，权函数法，应力强度因子，可靠性宣雷盔錾占主兰土主盆i盆；盆羞AbstractTheo‘2eanpetroleumpipelineisthelifelinefortheexploitationandtheutfllzatinnoftheoe￡ailoilandgasresourcesils’reliabilitydegreedireellyilllⅡnencesthedevelopmentofthehi．anengineeringandthesafetyofthemar／hel

5、ifeTheoceRnpelroleumpipelineisherdiyavoidedtobedamagedintheactivitiesofitsinstallation，theOCeanfishing，ooBanaccidentandsoell，thedamagessuchasdintsandtinyczacksThosekindsofdamagesandinthearoundufthosedamageswillinducethe型口Bssaccumulationinthepipdinnsinthepettolanmproducts订ansportstion，

6、thenOCCRI_stinycracksandmacroscopicalcracks，andfraillydestroysthepipelines．Soitisnecessarytocomputatethepipelius’sintensionandtoevaluateits’reliability,supplythescientificdataandreasonabledeciion．makiⅡgforitslife．pantobeusedandits’maintaining．Ifs0theheavyeconomiclossandpeaafiontotheoc

7、eanenviromnentcanbeavoidedSothearticleapplyingtheboundaryelementandthewei．ghtfunctionmethodtuthecrackoceanpeholeumpipelinegivesthepracticalcomputationequationofthecrackfrontshessintensityfactor,setsupreliabilityevaluatinnmethodforthecrackOCCailpetroleumpipelinebasedOilthefractureanaly

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