本文選題：應力強度因子 + 腐蝕缺陷-裂紋��； 參考：《西南石油大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著油氣管道服役時間的增加,管道內(nèi)部不可避免地會產(chǎn)生腐蝕缺陷,削弱管道的靜態(tài)和動態(tài)抗力。由于應力集中,腐蝕缺陷處很可能會起源裂紋,進一步影響管道的性能。論文主要研究了含腐蝕缺陷-裂紋管道的應力強度因子和承壓能力的變化規(guī)律,比研究單一的腐蝕缺陷或裂紋所產(chǎn)生的影響更具有現(xiàn)實意義。有關管道腐蝕缺陷和裂紋的研究較多,而對于腐蝕缺陷-裂紋的研究則非常少。基于管道內(nèi)腐蝕缺陷的產(chǎn)生機理和斷裂力學理論,文中主要研究不同類型裂紋的不同參數(shù)對應的應力強度因子和極限承壓能力的影響規(guī)律。本文的主要研究工作包括:1、腐蝕缺陷-軸向裂紋研究:采用有限元法計算了缺陷-軸向裂紋的應力強度因子,結(jié)果表明:保持其他參數(shù)不變時,隨著軸向裂紋的相對深度的增大,應力強度因子的大小關系為多缺陷-軸向裂紋單缺陷-軸向裂紋雙缺陷-軸向裂紋;隨著管道內(nèi)壓的增大,應力強度因子的大小關系為雙缺陷-軸向裂紋單缺陷-軸向裂紋多缺陷-軸向裂紋。2、不同腐蝕缺陷-裂紋應力強度因子研究:應用擴展有限元法求解了三維點蝕缺陷-徑向裂紋和均勻腐蝕缺陷下的環(huán)向裂紋、矩形狀裂紋的應力強度因子,結(jié)果表明應力強度因子隨著裂紋相對深度和管道內(nèi)壓的增大而增大,隨著管道壁厚增加而減小。3、形狀因子F的計算:根據(jù)仿真結(jié)果和應力強度因子求解公式,推導出了不同類型裂紋所對應的形狀因子與裂紋的相對深度以及管道壁厚之間的關系式,并驗證了形狀因子擬合式的正確性。4、管道承壓能力研究:以數(shù)值模擬和局部塑性失效準則為基礎,計算含腐蝕缺陷-裂紋管道的最大承壓能力,并得出了同一內(nèi)壓下裂紋的臨界深度,同一深度下管道的失效壓力。5、管道承壓能力評價方法:采用不同評價方法計算不同長度缺陷-裂紋的失效壓力,得出DNVRP-F101評價結(jié)果偏高;ASME B31G評價結(jié)果則顯得保守;而改進B31G方法、RPA方法及有限元法與Choi回歸公式法的計算結(jié)果較為接近,對管道承壓能力的評價比較可靠。
[Abstract]:With the increase of service time of oil and gas pipeline, corrosion defects will inevitably occur inside the pipeline, which will weaken the static and dynamic resistance of the pipeline. Due to the stress concentration, the corrosion defects may cause cracks, which will further affect the performance of the pipeline. In this paper, the variation of stress intensity factor and pressure bearing capacity of pipes with corrosion defects and cracks is studied, which is more practical than that of single corrosion defects or cracks. There are many researches on corrosion defects and cracks in pipelines, but very few on corrosion defects and cracks. Based on the mechanism of corrosion defects in pipeline and the theory of fracture mechanics, this paper mainly studies the influence law of stress intensity factor and ultimate bearing capacity of different types of crack parameters. The main research work in this paper includes: 1, corrosion defect axial crack study: the stress intensity factor of defect axial crack is calculated by finite element method. The results show that the stress intensity factor is constant when other parameters are kept unchanged. With the increase of the relative depth of the axial crack, the relationship of the stress intensity factor is as follows: multiple defects, single defect of the axial crack, double defect of the axial crack and axial crack, and with the increase of the internal pressure of the pipe, The relation of stress intensity factor is double defect, axial crack, single defect, axial crack, axial crack, axial crack. The stress intensity factor of different corrosion defect and crack is studied. The expanded finite element method is used to solve the three-dimensional pitting corrosion. Defects-radial cracks and toroidal cracks under uniform corrosion defects, The results show that the stress intensity factor increases with the increase of the relative depth of the crack and the internal pressure of the pipe. With the increase of pipe wall thickness, the calculation of shape factor F: based on the simulation results and the formula of stress intensity factor, The relationship between the shape factors corresponding to different types of cracks, the relative depth of cracks and the wall thickness of pipes is derived. The correctness of the fitting formula of shape factor. 4. The study of pipeline bearing capacity. Based on numerical simulation and local plastic failure criterion, the maximum pressure bearing capacity of pipeline with corrosion defect and crack is calculated. The critical depth of the crack under the same internal pressure, the failure pressure of the pipeline at the same depth, and the evaluation method of the pipeline bearing capacity are obtained. Different evaluation methods are used to calculate the failure pressure of the crack with different length. It is concluded that the evaluation results of DNVRP-F101 are higher than that of B31G, while the results of improved B31G method and finite element method are close to those of Choi regression formula, and the evaluation of pipeline bearing capacity is more reliable.
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O346.1

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本文編號：1813430