加入WTO以后,中國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,而石油和天然氣被譽(yù)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“血液”。近年來,中國石油和天然氣對外依存度越來越高,通過海上運(yùn)輸以及陸地管道輸送兩種方式進(jìn)口石油、天然氣。在長輸管道服役的過程中,許多管道運(yùn)轉(zhuǎn)中的問題也開始逐漸出現(xiàn),埋地管道周圍的土體發(fā)生不均勻沉降使得管道出現(xiàn)應(yīng)力集中、管道裂縫缺陷等已經(jīng)成為管道事故的主要原因。因此,本文基于ABAQUS對不同邊界條件下含裂紋管道進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并針對分析計算過程中ABAQUS重復(fù)繁瑣的操作,提取結(jié)果數(shù)據(jù)復(fù)雜等問題,設(shè)計了一套基于Java和ABAQUS二次開發(fā)的仿真系統(tǒng),以提高分析計算的效率,并對后續(xù)相關(guān)問題的研究提供一些借鑒和指導(dǎo)。本文基于斷裂力學(xué)的基本理論,建立了不同邊界條件下含裂紋管道的計算模型,利用數(shù)值模擬的方法討論了內(nèi)壓、管道壁厚、裂紋形狀比、土體沉降等因素對管道的影響。利用ABAQUS分析和計算裂紋問題的方法,計算了裂紋處的應(yīng)力強(qiáng)度因子和J積分值。分析了應(yīng)力強(qiáng)度因子和J積分值的變化規(guī)律�；诖�,提出了一些可以減緩裂紋擴(kuò)展從而導(dǎo)致管道失效的措施。當(dāng)邊界條件為理想邊界條件時,基于彈性斷裂力學(xué),分析了不同影響因素對二維管道軸向裂... 

【文章來源】：西南石油大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１三種基本裂紋類型（根據(jù)幾何情況）??

?西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文???奶?０?命??Ｕｄ／?Ｌ３＾??（ａ）張開型（Ｉ型）?（ｂ）滑移型（ＩＩ型）?（ｃ）撕開型（ＩＩＩ型）??圖２－２三種基本裂紋類型（根據(jù)受力和位移特點(diǎn)）??張開型裂紋（ｏｐｅｎｉｎｇｍｏｄｅ）：簡稱Ｉ型裂紋，所受的外載荷垂直于裂紋平面，發(fā)生??此種裂紋往往是在外載荷和構(gòu)件形狀關(guān)于裂紋平面對稱時。而在實(shí)際工程中，該型裂紋??是最常見的一種裂紋形式，并且易產(chǎn)生低應(yīng)力脆斷。??滑移型裂紋（ｓｌｉｄｉｎｇ?ｍｏｄｅ）：簡稱ＩＩ型裂紋，外載荷與裂紋面平行，裂紋在自身的??平面內(nèi)做垂直于裂紋前緣的滑動。??撕開型裂紋（ｔｅａｒｉｎｇ?ｍｏｄｅ）：簡稱ＩＩＩ型裂紋，外載荷與裂紋面平行以及裂紋線平行，??裂紋面在其自身平面內(nèi)作平行于裂紋前緣的錯動。??以上幾種裂紋為基本裂紋類型，實(shí)際上任何形式的裂紋都可以看做兩種或兩種以上??基本裂紋類型的組合，將其稱為復(fù)合型裂紋（ｍｉｘｅｄ?ｍｏｄｅ）。??２．１．２裂紋端部應(yīng)力場和位移場??含裂紋的彈性體在受到外載荷后，在裂紋的尖端區(qū)域?qū)霈F(xiàn)應(yīng)力集中，對于韌性??很高的管道而言，其屈服區(qū)域很小，其值一般小于裂紋尺寸，屬小范圍屈服問題，在小??范圍的屈服條件下，塑性區(qū)域很小，線彈性斷裂力學(xué)的分析仍適用。考慮二維裂紋問題，??如圖２－３所示，材料內(nèi)含一裂紋，選取裂紋端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，Ｘ方向指向裂紋的正前方，??ｙ方向作為裂紋面的法線方向，方向離開紙面的方向。??丨余??〇??圖２－３裂尖應(yīng)力場??（１）?１型裂紋??７??

?西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文???奶?０?命??Ｕｄ／?Ｌ３＾??（ａ）張開型（Ｉ型）?（ｂ）滑移型（ＩＩ型）?（ｃ）撕開型（ＩＩＩ型）??圖２－２三種基本裂紋類型（根據(jù)受力和位移特點(diǎn)）??張開型裂紋（ｏｐｅｎｉｎｇｍｏｄｅ）：簡稱Ｉ型裂紋，所受的外載荷垂直于裂紋平面，發(fā)生??此種裂紋往往是在外載荷和構(gòu)件形狀關(guān)于裂紋平面對稱時。而在實(shí)際工程中，該型裂紋??是最常見的一種裂紋形式，并且易產(chǎn)生低應(yīng)力脆斷。??滑移型裂紋（ｓｌｉｄｉｎｇ?ｍｏｄｅ）：簡稱ＩＩ型裂紋，外載荷與裂紋面平行，裂紋在自身的??平面內(nèi)做垂直于裂紋前緣的滑動。??撕開型裂紋（ｔｅａｒｉｎｇ?ｍｏｄｅ）：簡稱ＩＩＩ型裂紋，外載荷與裂紋面平行以及裂紋線平行，??裂紋面在其自身平面內(nèi)作平行于裂紋前緣的錯動。??以上幾種裂紋為基本裂紋類型，實(shí)際上任何形式的裂紋都可以看做兩種或兩種以上??基本裂紋類型的組合，將其稱為復(fù)合型裂紋（ｍｉｘｅｄ?ｍｏｄｅ）。??２．１．２裂紋端部應(yīng)力場和位移場??含裂紋的彈性體在受到外載荷后，在裂紋的尖端區(qū)域?qū)霈F(xiàn)應(yīng)力集中，對于韌性??很高的管道而言，其屈服區(qū)域很小，其值一般小于裂紋尺寸，屬小范圍屈服問題，在小??范圍的屈服條件下，塑性區(qū)域很小，線彈性斷裂力學(xué)的分析仍適用。考慮二維裂紋問題，??如圖２－３所示，材料內(nèi)含一裂紋，選取裂紋端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，Ｘ方向指向裂紋的正前方，??ｙ方向作為裂紋面的法線方向，方向離開紙面的方向。??丨余??〇??圖２－３裂尖應(yīng)力場??（１）?１型裂紋??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]不均勻沉降下埋地輸液管道力學(xué)性能的試驗研究[D]. 王樂.華北理工大學(xué) 2016
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本文編號：2976740