含体积型缺陷管线表面应力应变状态的有限元模型分析及试验验证.pdf

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1、含体积型缺陷管线表面应力应变状态的有限元模型分析及试验验证程方杰，武云龙’，刘伟，曹宏远，陈雅楠(1．天津大学材料科学与工程学院，天津300072；2．天津市现代连接技术重点实验室，天津300072；3．天津亿利科能源科技发展股份有限公司，天津300384)摘要：腐蚀是影响油气管道安全运行的主要因素，确定预测腐蚀管道的剩余强度和其剩余寿命的方法有重要意义。应用ANSYS软件对含内腐蚀缺陷管道的三种模型进行有限元分析，得到采用1／4模型计算更简便、高效；由两种边界条件的模拟结果可知，自由边界条件下缺陷中心处的应变数值

2、较高。管道外壁周向应变峰值分别与缺陷直径呈线性关系，与缺陷深度呈指数关系。并利用电阻应变片测量的值，与相同条件下模拟值的偏差不超过5．3％，结果表明，该建模方法是可靠的。关键词：腐蚀管道；ANSYS；模型；边界条件；电阻应变片中图分类号：TH49；TQ055．8文献标识码：A文章编号：1001—4837(2012)09—0013—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2012．09．003AnalysisandExperimentalVerificationofFiniteElementMo

3、delforStressandStrainStateofPipelinewithVolume——scaleDefectCHENGFang—jie，wUYun—long，LIUWei，CAOHong—yuan，CHENYa—nan(1．MaterialsScienceandEngineeringSchool，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．TianjinKeyLabofAdvancedWeldingandJoining，Tianjin300072，China；3．E—T

4、echEnergyTechnologyDevelop—mentCo．，Ltd．，，Tianjin300384，China)Abstract：Corrosionisthemainfactorwhichaffectsthesafefunctionfortheoilandgaspipeline．Establis—hingamethodtopredicttheresidualstrengthandremaininglifeofcorodedpipehasaveryimportantsig—nificance．ANSYSso

5、ftwarewasappliedtoanalyzetheoilandgaspipelinewithinsidecorosiondefectthroughestablishingthreedifierentmodels，and1／4modelturnsouttobemoreconvenientandefficient．Acomparativeanalysisoftwoboundaryconditionsexhibitsthatthenumericalvaluesunderfreeboundaryconditionar

6、ehigher．Simulatedresultsdemonstratethatthevalueofpipestrainisincreasedbythelinearincreasingdefectdiameterandtheexponentialincreasingdefectdepth．Straingaugeisappliedtomeasuretheexperimentalvaluesofpipestrainundercertaindefectdiameteranddepth．Thecomparisonresult

7、sbe—tweentheexperimentalandsimulatedvaluesindicatethatthismodelingmethodisreliable，andthemaxi—mumdiscrepancyislessthan5．3％．Keywords：corosionpipeline；ANSYS；model；boundarycondition；straingauge·13·第29卷第9期压力容器总第238期者要简单，而且可以保证缺陷附近具有较高的网图3示出三种模型外壁提取的3个特征量，格密度。即周向路径

8、的Mises应力、Mises应变和周向应变的曲线对比图。2边界条件的确定文中选择缺陷深度为1／2壁厚，即深度6．35mm、缺陷直径为14mm圆柱型缺陷的三种管线日模型对比。由于缺陷形状规则且对称，1／4和半色一×圆周模型中将纵向剖开的管壁截面上的垂直位移设为零。通常由于管道较长，计算的腐蚀管道相器对比较短，因此可以不考虑管道轴向位移。实际．苎上施加轴向对称约