本文以研究壓潰理論的適用性為目的,以有橢圓度的鋼管為研究對象,采用理論、有限元、實驗相結(jié)合的方式,進(jìn)行均勻外壓作用下管道結(jié)構(gòu)壓潰失效的研究。整理了目前運(yùn)用較為廣泛的三種壓潰理論模型,分別為彈性壓潰理論、塑性壓潰理論與規(guī)范經(jīng)驗公式。并基于ABAQUS軟件,建立有橢圓度的鋼管模型進(jìn)行外壓壓潰模擬,得到不同徑厚比D/T鋼管的極限壓潰值,并進(jìn)行實驗驗證了有限元模型的正確性。對比不同壓潰理論模型的計算值與有限元結(jié)果確定不同理論模型的適用性,獲得以下結(jié)論:彈性壓潰理論適用于徑厚比D/T≥40的情況;塑性壓潰理論的計算結(jié)果偏于保守,計算值均小于有限元結(jié)果;DNVGL-ST-F101規(guī)范適用適用徑厚比D/T≥15的壓潰值預(yù)測,是目前適用范圍最廣的公式。本文可為海底管道的抗壓潰分析的理論研究提供參考。

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【部分圖文】：

圖1 Timoshenkoti壓潰模型

式中：ω為細(xì)桿徑向撓度變形；θ為環(huán)向角度；M為施加在細(xì)桿截面上的彎矩；EI為細(xì)桿初曲率平面內(nèi)的彎曲剛度；R為細(xì)桿的曲率半徑。根據(jù)該微分方程在壓潰模型A、B、C、D四點處的連續(xù)條件，得到方程（1）的解析解，并進(jìn)一步計算得到平面圓環(huán)在均布外壓作用下發(fā)生彈性失穩(wěn)時的一階臨界壓潰值：

圖2 模型網(wǎng)格劃分

有限元計算的極限壓潰值通過讀取端部x=0或y=0平面內(nèi)的某一節(jié)點的位移隨外壓變化的曲線得到，當(dāng)節(jié)點位移突然發(fā)生變化時可以確定此時的外壓荷載為極限壓潰值，如圖4所示。通過曲線可以判斷管道的極限壓潰值為9.939MPa。同理可得到其他徑厚比模型的極限壓潰值，如圖5所示。圖3模型邊....

圖3 模型邊界條件設(shè)置

圖2模型網(wǎng)格劃分圖4壓力—位移曲線

圖4 壓力—位移曲線

圖3模型邊界條件設(shè)置3壓潰實驗

本文編號：4038134