為有效預測含外表面裂紋管道的疲勞裂紋擴展壽命,基于擴展有限元方法,計算了不同管道半徑厚度比、裂紋形狀參數(shù)、裂紋相對深度下的管道外表面裂紋的應力強度因子。研究結(jié)果表明:管道外表面裂紋形狀因子隨裂紋相對深度的增加而增大,且隨著裂紋形狀參數(shù)的增大,其增加趨勢更加顯著;裂紋相對深度相同時,裂紋形狀參數(shù)越大,裂紋形狀因子越大;管道半徑厚度比對管道外表面半橢圓裂紋形狀因子的影響較小。在此基礎(chǔ)上,建立了管道外表面裂紋應力強度因子的工程計算模型及基于Forman方程的含外表面裂紋管道的疲勞壽命預測模型。同時,開展了0Cr18Ni10Ti材料管道的三點彎曲疲勞試驗,試驗結(jié)果驗證了所建含外表面裂紋管道疲勞壽命預測模型的有效性。該疲勞壽命預測模型可為管道結(jié)構(gòu)工程設計提供參考。 

【文章來源】：石油機械. 2020,48(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

管道幾何模型

對含裂紋的區(qū)域進行精細網(wǎng)格劃分，以減小裂紋尖端的奇異性，提高應力強度因子的計算精度。整體網(wǎng)格尺寸為2 mm，局部網(wǎng)格尺寸為0.01～0.20 mm。有限元網(wǎng)格劃分如圖3所示。圖3 有限元網(wǎng)格劃分

有限元網(wǎng)格劃分

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于擴展有限元模型的動態(tài)應力強度因子計算[J]. 汪必升,李毅波,廖雅詩,李劍.  中國機械工程. 2019(11)
[2]T形管節(jié)點處雙裂紋干涉分析研究[J]. 程友祥,趙毅,蔣科,張德華,戚昱.  石油機械. 2017(06)
[3]含裂紋自增強厚壁圓筒殘余應力研究[J]. 李寧,廖建敏,周思柱,韓冬.  石油機械. 2015(07)
[4]內(nèi)壓作用下含裂紋射孔套管臨界開裂應力分析[J]. 許愛榮,鄒云,楊向同,竇益華.  石油機械. 2012(04)
[5]含裂紋油井管三維應力強度因子的有限元分析[J]. 張攀峰,林元華,李天雷,孫永興,閆振來,馮光通,馬廣軍.  石油機械. 2009(01)
[6]含軸向貫穿裂紋三通斷裂有限元計算方法[J]. 盧岳川,臧峰剛.  核動力工程. 2008(03)
[7]基于Forman方程的隨機疲勞長裂紋擴展概率模型[J]. 楊冰,趙永翔,張衛(wèi)華.  交通運輸工程學報. 2006(01)
[8]疲勞裂紋擴展壽命預測概率模型[J]. 董聰,夏人偉.  強度與環(huán)境. 1994(04)



本文編號：3477459