含腐蚀缺陷弯管的极限载荷分析

《含腐蚀缺陷弯管的极限载荷分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·26·设计与研究2009年第3期总第36卷含腐蚀缺陷弯管的极限载荷分析魏化中’，一，黄柯，舒安庆‘，(1．武汉压力容器压力管道安全工程研究中心，湖北武汉430000；2．武汉工程大学机械工程学院，湖北武汉430074)摘要：应用有限元分析软件ANSYS对含腐蚀缺陷弯管在内压载荷作用下进行有限元分析。分析中考虑了材料非线性和几何非线性的影响，并根据Binfu失效准则，计算分析出弯管不同缺陷尺寸对弯管极限载荷的影响、弯管缺陷处的应力分布状态以及缺陷处随内压改变而变化的应力应变图根据腐蚀区的应力应变图，对模型

2、的塑性极限载荷压力进行预测，得出了缺陷尺寸对塑性极限载荷的影响及变化规律。关键词：弯管；腐蚀缺陷；有限元中图分类号：TB115文献标识码：A文章编号：1006—0316(2009)03—0026—03AnalysisonlimitloadofelbowwithcorrodeddefectWEIHua．zhong，HUANGKe，SHUAn．qing，(1．WuhanResearchCenterofPressureVesselandPipelineSafetyEngineering，Wuhan430000，

3、China；2．WuhanInstituteofTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Acomputationalmethod，FEMisadoptedtocalculatethecollapseloadofpressurizedelbowcorrosion，Geometricalnonlinearityandmaterialnonlinearityisconsideredbyusinglinearelastic—linearityhardeningmodeandBi

4、nFufailurecriterion．Theinfluencesofthelimitloadofpipelinewhichvariouscorrosionsizesandstressdistributionstatusatthedefectofpipelineisobtained．Thefigureofstrainandstresswiththeinner-pressureisobt~ned．Theplasticlimitloadofelbowswithdefectcanbeobtainedbytheg

5、raphofinner-pressure．Theeffectregulationsofgeometricalparameterontheplasticlimitloadwereobtained．Keywords：elbow；corosiondefect；finiteelementmethod弯管是燃气管网中的重要管件，具有改变传输1．2材料特性介质流动方向的功能，由于其几何形状和所受载荷管线材料特性为：管材屈服强度=373MPa，复杂，使之成为燃气管道系统中最容易失效的管件拉伸强度=533MPa，弹性模量

6、E=188GPa，泊之一。本文采用有限元软件对外壁含有缺陷的弯管松比=0．3。假设材料应力应变关系符合Rember-进行塑性极限载荷进行分析和研究。Osgood方程模式：1有限元模型的建立厂，、”旦：旦+0【llso／1．1模型结构及尺寸式中：try、分别为材料的屈服应力和屈服应变；对于含缺陷弯管，其极限压力大小主要取决于材料硬化系数o[=1．7444；材料硬化指数n=10．555。缺陷尺寸，而弯管几何参数对极限压力的影响不大。1．3有限元模型因此不考虑弯管几何参数的影响，取常用油气管道弯管D0=324m

7、m、t=10lTlm为研究对象。本文选管道腐蚀缺陷只对周围部分应力产生影响，因择边缘呈矩形且底部等深、轴向及环向与弯管曲率此只需要对腐蚀缺陷管段进行分析，有限元模型采相同的腐蚀缺陷。缺陷分别位于弯管内拱、外拱及用三维实体模型。带缺陷弯管相对于通过弯管轴线中心线处。及缺陷中心的纵向平面对称，可以取管子的1／2模收稿日期：2008—09—27作者简介：魏化中(1955一)，湖北武汉人，副教授，主要研究方向为压力容器、管道安全技术。2009年第3期总第36卷设计与研究·27·型进行分析。为了避免管段端部效应的影

8、响，在弯。管两端分别接有长度大于3倍弯管直径的直管，三2网格划分如图1所示。奋醛晕图2舍缺陷弯管极限压力图、厂3Or26[潮(a)外拱含缺陷弯管(b)中心线含缺陷弯管(c)内拱含缺陷弯管兰221————一图l含缺陷弯管示意图及网格划分蠢}[=：=线1．4载荷及边界条件l=—．．．弯头弯曲半径R}D为模拟封闭内压，直接在弯管和直管内表面施(L／4-h7=2，DIt=o．4，fl／x=0．1)图3极限压力-q弯曲半径的关系加均匀分