發(fā)布時(shí)間：2021-04-14 21:45

　　裂紋是管道中常見(jiàn)的缺陷形式,其應(yīng)力強(qiáng)度因子是開(kāi)展管道安全性評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。為了準(zhǔn)確獲得管道中裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子,采用1/4節(jié)點(diǎn)法建立了求解長(zhǎng)輸管道軸向穿透裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的有限元模型,并將有限元法和解析法求得的應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了新建模型的可靠性。分析了內(nèi)壓、裂紋長(zhǎng)度、內(nèi)徑以及厚徑比對(duì)裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響,同時(shí)探究了沿壁厚方向應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化規(guī)律。結(jié)果表明:內(nèi)壓、裂紋長(zhǎng)度的增加,將會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力強(qiáng)度因子增大;內(nèi)徑、厚徑比的增大,則會(huì)使應(yīng)力強(qiáng)度因子減小,且當(dāng)內(nèi)徑超過(guò)500 mm時(shí),應(yīng)力強(qiáng)度因子不再隨著直徑的增加而發(fā)生變化;管道外壁處應(yīng)力強(qiáng)度因子始終高于內(nèi)壁處,隨著內(nèi)壓的增加,裂紋將從管道外壁啟裂。采用1/4節(jié)點(diǎn)法計(jì)算裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子,其操作方便、計(jì)算精度高,可為開(kāi)展長(zhǎng)輸管道的安全評(píng)價(jià)工作提供參考。（圖10,表6,參24） 

【文章來(lái)源】：油氣儲(chǔ)運(yùn). 2020,39(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

含軸向穿透型裂紋的長(zhǎng)輸管道幾何模型圖

根據(jù)經(jīng)典彈性力學(xué)理論[8]，尖銳缺口位置的應(yīng)力值為無(wú)窮大，這種現(xiàn)象被稱為應(yīng)力具有“奇異性”。解決管道裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)奇異性是關(guān)鍵問(wèn)題[19]，因此，需要對(duì)裂紋尖端附近的單元進(jìn)行特殊處理，使其應(yīng)力應(yīng)變具有奇異性。Fehl等[20]發(fā)現(xiàn)，將裂紋尖端附近二階單元的中間節(jié)點(diǎn)沿裂紋尖端方向移至靠近裂尖1/4分點(diǎn)（圖3a中B點(diǎn)）時(shí)，可以使裂尖附近應(yīng)力場(chǎng)具有奇異性（圖3b，其中，B"、F"為常規(guī)單元的中間節(jié)點(diǎn)，B、F為移動(dòng)到1/4單元邊長(zhǎng)位置的奇異單元的中間節(jié)點(diǎn)）。圖3 長(zhǎng)輸管道軸向穿透型裂紋奇異性單元示意圖

長(zhǎng)輸管道軸向穿透型裂紋奇異性單元示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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