埋地管道作為一種特殊的地下結(jié)構(gòu),已成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈和人民日常生活的重要組成部分。由于管道處于多樣化地質(zhì)環(huán)境中,環(huán)境因素很容易導(dǎo)致管道發(fā)生變形破壞,土體沉降和滑坡就是導(dǎo)致管道破壞失效的主要因素。管道在運(yùn)輸、鋪設(shè)和服役過(guò)程中又不可避免地存在各種缺陷,裂紋缺陷就是最常見(jiàn)缺陷之一。如果含環(huán)向裂紋的管道發(fā)生不均勻沉降,管道極易在裂紋位置發(fā)生泄漏失效。因此,研究含環(huán)向裂紋管道在不均勻沉降時(shí)的承載裕量具有重要意義。本文通過(guò)有限元模擬方法,對(duì)含不同深度環(huán)向裂紋管道的極限沉降量展開(kāi)較為細(xì)致的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:試驗(yàn)方面,對(duì)20號(hào)鋼管進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn),測(cè)試其力學(xué)性能,并通過(guò)文獻(xiàn)查閱,獲取20號(hào)鋼管的斷裂韌度J_IC,為后文有限元模擬提供參數(shù)支持。通過(guò)靜水壓和彎矩組合加載方式,對(duì)含環(huán)向表面線切割裂紋的全尺寸管樣進(jìn)行極限承載試驗(yàn),分析內(nèi)壓和彎矩對(duì)管樣裂紋的影響。結(jié)果表明:在內(nèi)壓和彎矩作用下,裂紋兩端軸向應(yīng)變均隨內(nèi)壓和彎矩增大而增大。裂紋兩側(cè)軸向應(yīng)變?yōu)樨?fù)應(yīng)變,并隨內(nèi)壓和彎矩的增大呈負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。有限元仿真方面,建立含三維表面裂紋的平板模型,計(jì)算裂紋尖端的J積分值,通過(guò)將模擬結(jié)果與Ne... 

【文章來(lái)源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

裂紋基本類型

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 模型模型將管道與土體間的相互作用看作是管道與三個(gè)定向的非線用：軸向土彈簧、水平橫向土彈簧和垂直方向土彈簧。這三個(gè)擬管道軸向管土之間的摩擦力，水平方向土體對(duì)管道的水平約管道的支撐力和土壓力[49]�；谕翉椈傻墓芡料嗷プ饔媚Ｐ腿缰校捎谕馏w屬于顆粒狀散體，土體具有只受壓，不受拉和彎。因此在土彈簧模型中，土彈簧也必須模擬土體特性。

(a) 管道軸向土彈簧 (b) 水平方向土彈簧 (c) 垂直方向土彈簧圖 2-3 三個(gè)方向土彈簧理想彈塑性曲線該曲線只需要土體屈服應(yīng)力和最大彈性變形量?jī)蓚�(gè)參數(shù)。圖中ut 、up 和uq 分別為管道軸向土彈簧、水平橫向土彈簧和垂直方向土彈簧的屈服應(yīng)力。uX 、uZ 和uY 分別為三個(gè)方向土彈簧的最大彈性變量。根據(jù)美國(guó)《Guidelines for the Seismic Design ofOil and Gas Pipeline System》,以下給出土彈簧三個(gè)方向的屈服應(yīng)力和最大彈性變形的計(jì)算公式和取值范圍。①管道軸向土彈簧管道軸向土彈簧主要模擬管土間的摩擦力作用，軸向土體彈簧參數(shù)主要由管溝回填土土質(zhì)決定。砂土：0(1 ) tan( )2ut D H k f （2-9）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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