基于有限元计算的Ⅰ型凹痕管道峰值周期应力分析.pdf

《基于有限元计算的Ⅰ型凹痕管道峰值周期应力分析.pdf》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、基于有限元计算的I型凹痕管道峰值周期应力分析曹学博，张鹏，伍颖(西南石油大学，四川成都610500)摘要：凹痕缺陷是影响管道疲劳寿命的重要因素之一，它会大大降低在役管道的疲劳寿命。而凹痕管道上的峰值周期应力则是计算管道疲劳寿命的关键参数。针对管道上的I型典型凹痕缺陷建立不同情况下的有限元模型；对大量计算结果进行整理、归纳、作图，在此基础上，对结果进行单因素和多因素分析；采用非线性回9-3分析方法，利用Matlab对大量计算结果进行拟合，得到一定适用范围下凹痕管道峰值周期应力与凹痕深度、管径、壁厚以及凹痕纵向长度之间的具体关系表达式。关键词：管道；凹痕

2、；峰值周期应力；分析中图分类号：TQ055．8；TB115文献标识码：A文章编号：1001—4837(2010)12—0040—05doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2010．12．009PeakCycleStressAnalysisoftheITypeDentonPipelineBasedonFECalculationCAOXue—bo，ZHANGPeng，WUYing(SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China)Abstract：Dentisoneoftheimport

3、antfactorsaffectingpipelinefatiguelife，anditwillgreatlyreducethefatiguelifeofthepipelineinservice．Andthepeakcyclestressonthedentedpipelineisthekeyparame—tertocalculatepipelinefatiguelife．FortypicalItypedentinthepipeline，thefiniteelementmodelsareestablishedunderdifferentcircumst

4、ances．Alargenumberofthecalculationresultsaresorted，inducted，drawed．Onthisbasis，theresultsareanalysedbyunivariateandmultivariate．Non—linearregressiona—nalysiswasutilizedtofittheresultsbyMatlab，somespecificexpressionsoftherelationshipbetweenthedentedpipelinepeakcyclestressandthed

5、entdepth，diameterandthicknessofpipeline，andthedentlongitudinallengthareobtainedaftermuchcalculationandanalog．Keywords：pipeline；dent；peakcyclestress；analysis根据美国运输部门的报告，管道机械损伤是截面形状见图1。造成管道事故最主要的原因之一。凹痕缺陷国外针对典型凹痕管道，进行了大量的疲劳是机械损伤中最典型的形式。凹痕缺陷的横试验，经过多批试件的疲劳试验，得出在一定压力基金项目：国家自然科学基金项目(

6、50974105)；十一五国家科技支撑计划重点项目(2006BAJ16B03)·40·第27卷第l2期压力容器第217期与壁厚比值D／t为30和凹痕深度与管径比值d／D为8％时的有限元网格划分图和VonMises应力云图。图1凹痕缺陷的横截面形状水平下，失效时的压力循环次数Ⅳ与峰值周期应力Act成指数关系，并得出了具体的计算公式E一。图3部分凹痕管道的有限元网格划分图为了准确地判断凹痕管道的疲劳寿命，基于有限元的计算结果，使用回归分析法对凹痕管道的峰值周期应力进行了单因素和多因素分析。。。1凹痕缺陷的分类和建模根据现场累积的资料数据分析，管道上的凹痕

7、可分为3种典型类型：类型I(见图2)、类型Ⅱ和类型Ⅲ。文中针对I型凹痕管道进行了有限图4部分凹痕管道的VonMises应力图元分析。2峰值周期应力的单因素分析管道所受的平均内压P=3．45MPa，假设压凹力按平均内压的10％上下波动，即内压变化量痕深△P=0．69MPa。度则峰值周期应力与内压变化量之比为：型二f1、：图2I型凹痕不意APP⋯一P、2．1凹痕深度使用有限元软件建立模型，并进行大量不同假设其他参数均不变，讨论凹痕深度与凹痕情况下凹痕缺陷的计算。根据管道在内压作用下管道峰值周期应力△之间的关系。图5示出管的真实受力状态及其几何形状，采用轴

8、对称方法道平均内压3．45MPa且内压变化量△P=0．69取其一半进行分析。MPa时，在不同的管径与壁厚比值