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1、第八届压力容器学术会议论文管线钢管的临界屈曲应变研究赵新伟1,2陈宏远1,2吉玲康1,2黄呈帅1,2（1.中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西西安，710065；2.中国石油天然气集团公司石油管力学和环境行为重点实验室，陕西西安，710065）摘要：概述了管线钢管临界屈曲应变预测公式的研究现状，分析了现有公式存在的问题和局限性；首次考虑材料形变强化性能的影响，引入应力比作为形变强化表征参量，采用量纲分析方法，结合大量有限元数值计算，建立了半经验的钢管临界屈曲应变预测公式；开展了中缅管线用Ф1016mm
2、×17.5mm大变形钢管的全尺寸弯曲试验。全尺寸试验验证结果表明，所建立的钢管屈曲应变预测公式与现有标准推荐公式相比，有更高的预测精度和可靠性,可以满足管道基于应变设计需要。关键词：管线钢管屈曲应变量纲分析有限元计算全尺寸弯曲试验StudyonCriticalBucklingStrainofLinePipesZhaoXinwei1,2ChenHongyuan1,2JiLingkang1,2HuangChengshuai1,2（1.TubularGoodsResearchInstituteofCNPC，X
3、I’AN710065；2.KeyLabofTubularGoodsEngineeringofCNPC，XI’AN710065）Abstract：Latestprogressandresearchstatusofcriticalbucklingstrainforsteellinepipewassummarized,andshortageandlimitationsofthepresentedpredictionequationsofbucklingstrainofsteellinepipewererevi
4、ewed.Basedondimensionalanalysis,anewsemi-empiricalpredictionequationofcriticalbucklingstrainofsteellinepipehasbeenconstructedbyalargeamountofFEMcalculations,inwhichthestressratiowerefirstintroducedinordertoconsidereffectofdeformationstrengthening.Afullsc
5、alebendingtestofasteelpipewithadiameterof1016mmandwallthicknessof17.5mmwascarriedout.Theresultsoffullscaleprooftestindicatethatthisnewpredictionequationofcriticalbucklingstrainofsteellinepipehashigherprecisionandreliabilitybycomparisonwithexistingequatio
6、ns,includingequationsrecommendedinpresentstandards.KeyWords：steellinelipe;bucklingstrain;dimensionalanalysis;FiniteElementmethod;fullscalebendingtest1.引言传统的管道设计是基于应力的方法，即就是把管道看作是承压容器，抵抗压力和外力引起的各向应力是管道设计的基础，把各个方向的应力控制在最小屈服强度以内，即保证在正常工作条件下材料在弹性范围内，从而确保管道的安
7、全。然而由于管道运行环境复杂多变,在地震和地质灾害多发区,管道将承受较大的位移及应变,管道的变形不再由应力控制,而是由全部或者部分应变控制或者位移控制，这时应力已经超过钢管材料的最小屈服强度。因此管道设计的依据还要考虑应变或者位移，这就是基于应变的设计方法。近年来,基于应变设计方法得到了极大地发展，不仅在管道设计方法和管道铺设方法上进行了应用，而且相应的管线钢管的应用技术研究也得到了新的发展。管道基于应变设计要解决两个方面的问题，一是管道设计应变，即地震和地质灾害可能给管道造成的最大应变，这由地震和地质
8、灾害勘察数据来分析确定；二是管道的许用应变，即管道能承受的最大允许应变，它由管道的极限应变和安全系数来确定。本文研究管道10第八届压力容器学术会议论文的极限应变的确定方法。管道的应变极限主要考虑两种极限状态：拉伸断裂和压缩屈曲，它们分别属于最终极限状态和服役极限状态。其中拉伸断裂更危险，它导致管道彻底破坏，失效后果严重。而压缩屈曲一般不会引起管道直接破坏，但是会引起结构抗力下降，属于一种结构失效形式。并且，压缩屈曲会加速材料向失效状态发展，
