含点蚀缺陷燃气管道弯管的塑性极限载荷分析

应用有限元分析软件ANSYS,对含点蚀缺陷的弯管在内压载荷作用下进行有限元分析,分析中考虑材料非线性和几何非线性,根据腐蚀区的载荷-应变图,对模型的塑性极限压力进行了预测,得出了缺陷尺寸对塑性极限载荷的影响及变化规律,并得到了一些对含缺陷弯管的安全评定有参考价值的结论.     

内拱内壁含球形凹坑缺陷弯管的塑性极限内压研究

运用有限元分析软件ANSYS10·0对内拱内壁含球形凹坑缺陷弯管的塑性极限载荷进行了分析,得出了比较理想的结果。与相关研究成果做了对比,得出了缺陷尺寸一样时,缺陷所处位置的不同会导致弯管的塑性极限载荷不同的结论。     

含内局部减薄缺陷高温弯管蠕变极限载荷及其安全评定

根据P91材料高温等时应力应变本构关系,对高温含内局部减薄缺陷弯管的蠕变极限载荷进行了研究。研究表明,高温蠕变极限载荷在蠕变初期急剧下降,之后下降趋缓,该现象反映了高温下材料蠕变劣化过程。不同应变准则下蠕变极限载荷变化规律一致。根据有限元计算结果,提出了与蠕变时间无关的蠕变极限载荷计算方法,得到了含内局部减薄缺陷高温弯管的安全评定方法。     

内压及扭矩载荷下无缺陷弯管的塑性极限载荷

弯管在管线中通常是承受应力较大的元件，极限载荷相应较低。为充分发挥结构的塑性极限承载能力，对弯管的塑性极限载荷进行理论分析，利用von Mises屈服准则，推导出内压和扭矩联合载荷作用下等厚弯管、非均匀壁厚椭圆弯管的塑性极限压力。实验验证了理论分析的正确性。     

基于三剪统一屈服准则受内压弯管塑性极限载荷分析

在变壁厚椭圆截面弯管应力分析的基础上,运用三剪统一屈服准则,对承受内压作用的弯管进行了极限载荷分析,推导出考虑弯管截面壁厚变化和弯管椭圆度的变壁厚椭圆弯管的塑性极限压力统一解析解。弯管的极限载荷随着弯管壁厚和弯管椭圆度的不同而变化。     

内压作用下局部减薄弯管塑性极限载荷分析与试验研究

采用有限元分析法和试验测定法,对内压作用下局部减薄弯管的极限载荷进行研究。由有限元计算结果数据拟合出局部减薄弯管塑性极限内压的计算公式,并通过试验验证了该公式。     

含缺陷注蒸汽管道剩余强度的有限元分析

通过ANSYS大型有限元软件对含不同尺寸沟槽型缺陷的注蒸汽管道进行应力场模拟计算。分析中选用实体单元建立含体积型缺陷管道的3D模型,考虑了几何非线性和材料非线性以及缺陷位置、尺寸和形状对应力场的影响规律,并通过塑性失效准则计算了含不同缺陷注蒸汽管道的极限载荷。     

内压及扭矩载荷下无缺陷弯管的应力分析

分析在内压或扭矩载荷作用下非均匀壁厚椭圆弯管的应力分布，结果表明内压引起的最大应力随着弯管的截面不均匀度而变化，由此解释了工程实际中弯管失效的原因，同时也为求解弯管的塑性极限载荷奠定了基础。     

S30408碟形封头应变强化特性及极限载荷分析

利用磁性测量仪FMP30测量不同塑性应变量下S30408板状拉伸试件形变马氏体体积分数,确定形变马氏体体积分数与塑性应变的关系.测量某低温液体半挂车罐体内容器碟形封头上各区域的形变马氏体体积分数,并对马氏体体积分数沿经向的分布规律进行简化,据此推算封头各部位加工历史造成的塑性应变.根据封头各部位的塑性应变确定考虑加工历史时各部位材料的应力应变曲线,并通过非线性有限元计算确定结构的极限承载能力.与不考虑加工历史仅考虑真应力应变关系以及不考虑材料强化仅按弹性理想塑性材料计算的结果相比,得到以下结论:对于S30408碟形封头,考虑材料应变强化特征计算得到的垮塌载荷与极限载荷均明显高于按弹性理想塑性模型计算的结果.加工历史造成的应变强化对结构的垮塌载荷影响不大,但对按双切线法确定的极限载荷影响较大,可较明显地提高结构的极限载荷.     

含缺陷自增强厚壁圆筒塑性极限载荷分析

基于有限元理论,建立内壁含椭球形凹坑的厚壁圆筒有限元模型,模拟厚壁圆筒自增强过程的应力应变。采用三种不同的方法计算含凹坑缺陷的自增强厚壁圆筒的结构极限载荷,给出不同尺寸缺陷对极限载荷的影响规律。通过对比自增强与非增强条件下的极限载荷,表明自增强技术不能有效提高厚壁圆筒的极限承载能力,但在结构极限载荷下,含凹坑缺陷的自增强厚壁圆筒存在一个缺陷尺寸相对不敏感区,对提高结构的安全性是有利的。     

双腐蚀缺陷油气管道剩余强度分析

以X60双腐蚀缺陷油气管道为研究对象,借助ANSYS软件,分析双腐蚀缺陷半径和缺陷深度对其等效应力和剩余强度的影响。结果表明:随着轴向位置的增加,双腐蚀缺陷管道等效应力在屈服极限与抗拉极限之间变化;随着缺陷半径的增大,剩余强度呈增加的趋势,安全性增强;随着缺陷深度的增大,剩余强度呈减小的趋势,安全性降低。所得结论对于油气管道的腐蚀安全评价有一定的参考意义。     

J55缺陷管的抗弯强度评价

工程管道会受到腐蚀，形成管壁局部变薄等缺陷，使承载能力降低。评定局部腐蚀缺陷所引起的管道承载能力降低对于确保管线的安全运行具有重要意义。现有的评价含缺陷管弯曲特性的NSC准则，将缺陷视为无限长，无从考虑缺陷长度的影响。改进的含缺陷管道抗弯准则采用了B31G的有效壁厚概念，以有效壁厚tcorr取代了NSC准则中的t，得到了包含缺陷长度的缺陷管极限弯矩新计算公式。本研究选用外径为73和114mm的两种J55管线，在外表面预制了人工缺陷，通过三点弯曲对称加载试验对修正的含缺陷管道抗弯准则进行试验检验。结果表明，缺陷长度较小（L／√Rt〈1．5）时，试验结果与NSC标准相差较大，但与改进的含缺陷管道抗弯准则接近。缺陷的长度越大（L／√Rt〉3），试验结果与NSC准则和改进的NSC准则趋于一致。在本试验范围内管线直径对测试结果的变化规律无明显影响。     

面向超声导波检测的管道腐蚀建模及仿真实现

超声导波技术被大量应用于管道腐蚀的检测与评估。腐蚀是实际管道中的主要缺陷形式,管道腐蚀缺陷形貌多样且复杂,针对管道腐蚀导波检测的很多研究是通过仿真手段开展的。常用的缺陷简化模型不能充分反映实际腐蚀缺陷的复杂程度,有可能造成分析结果的偏差。本文在分析腐蚀特点基础上提出了基于W-M分形函数的腐蚀仿真模型,研究了管道腐蚀缺陷的有限元自动建模仿真方法,并通过分析讨论超声导波检测不同腐蚀缺陷的仿真结果对模型的有效性进行了验证,结果证明基于本文提出的腐蚀模型所得缺陷回波可提供更丰富的缺陷信息,有利于揭示管道腐蚀特征与导波信号之间的量化关系。本文的研究成果可为进一步分析管道腐蚀缺陷的检测评估建立理论基础。     

Failure probability of corrosion pipeline with varying boundary condition

This paper presents the effect of external corrosion, material properties, operation condition and design thickness in pipeline on failure prediction using a failure probability model. The predicted failure assessment for the simulated corrosion defects discovered in corroded pipeline is compared with that determined by ANSI/ASME B31G code and a modified B31G method. The effects of environmental, operational, and random design variables such as defect depth, pipe diameter, defect length, fluid pressure, corrosion rate, material yield stress and pipe thickness on the failure probability are systematically studied using a failure probability model for the corrosion pipeline.     

基于多相耦合的含缺陷埋地管道外爆破坏影响因素研究

含缺陷埋地管道受到外爆载荷作用时缺陷处可能会发生贯穿,并进一步引起管道大面积破坏。考虑含缺陷管道与管内流体的流固耦合作用、土体与管道间的接触作用,建立了土体-含缺陷管道-流体的外爆多相耦合模型。基于损伤积累的破坏准则,计算管道缺陷处在外爆载荷作用下的损伤积累比率,分析了管道破坏的损伤积累过程。通过对比不同缺陷深度、形状,探讨缺陷结构对管道破坏的影响;并通过改变炸药量、爆心距,探讨外爆载荷对管道破坏的影响。结果表明:缺陷损伤在壁厚方向外侧大于内侧,二者之间的差值随时间推移而减小,最终二者损伤达到极限使管道破坏。损伤值随缺陷深度的增加而增大,圆形缺陷要比菱形和椭圆形对爆炸波抵抗能力强80%;管道损伤速度随炸药量增加而增大,1 m爆心距比3 m的损伤值高出2140%,管道破坏对爆心距的敏感度高于炸药量。研究成果可为工程爆破施工和预防含缺陷管道的外爆破坏提供参考。     

X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究

采用X80管线钢焊接接头制作楔形张开加载（WOL）试样，在硫化氢介质中进行恒位移应力腐蚀试验，分别测得母材、焊缝和热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，热影响区的‰最小，裂纹扩展速率最大，具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力，是应力腐蚀开裂的薄弱环节。且通过对X80管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响X80钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据，并对试验结果予以验证。     

承压管道磁记忆检测缺陷信号量化数值研究

利用Ansys数值模拟软件,对含埋藏缺陷的承压管道进行磁记忆检测有限元模拟,分析磁记忆信号值在不同缺陷参数、不同应力状态下的变化规律.结果表明,磁记忆信号可以对管道埋藏型裂纹及气孔产生的应力集中进行表征,随着缺陷埋深的减小与内压载荷的增加,磁记忆信号变化幅度增大,法向梯度极值增加.通过法向和切向信号协同分析,可以实现对...     

腐蚀管道的剩余强度评定及ANSYS二次开发

针对腐蚀管道对工作承压能力的影响,利用ANSYS软件建模仿真,通过与真实材料拉伸试验的数据对比,验证了有限元方法有较高的可靠性。进一步研究了内腐蚀缺陷尺寸对管道剩余强度的影响,并重点研究了相邻腐蚀缺陷相互作用和群腐蚀管道的评价方法。研究结果表明,管道的剩余强度会随着缺陷尺寸的增大而减小,相邻腐蚀缺陷在轴向和环向距离一定范围内会随着间距增大而相互影响减小。利用相邻腐蚀缺陷相互作用准则建立了等效简化群腐蚀的方法。为了解决ANSYS评定管道剩余强度操作的复杂性,开发了针对单个腐蚀和复杂腐蚀的评估软件。