基于有限元计算的Ⅰ型凹痕管道峰值周期应力分析.pdf

基于有限元计算的 I型凹痕管道 峰值周期应力分析 曹学博，张 鹏 ，伍 颖 (西南石油大学，四川 成都 610500) 摘 要：凹痕缺陷是影响管道疲劳寿命的重要因素之一，它会大大降低在役管道的疲劳寿命。而凹 痕管道上的峰值周期应力则是计算管道疲劳寿命 的关键参数。针对管道上的I型典型凹痕缺陷建 立不同情况下的有限元模型；对大量计算结果进行整理、归纳、作图，在此基础上，对结果进行单因 素和多因素分析；采用非线性回9-3分析方法，利用Matlab对大量计算结果进行拟合，得到一定适用 范围下凹痕管道峰值周期应力与凹痕深度、管径、壁厚以及凹痕纵 向长度之间的具体关系表达式。 关键词：管道；凹痕；峰值周期应力 ；分析 中图分类号：TQ055．8；TB115 文献标识码：A 文章编号：1001—4837(2010)12—0040—05 doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2010．12．009 PeakCycleStressAnalysisofthe ITypeDenton PipelineBased on FE Calculation CAO Xue—bo，ZHANG Peng，W U Ying (SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China) Abstract：Dentisoneoftheimportantfactorsaffectingpipelinefatiguelife，anditwillgreatlyreducethe fatiugelifeofthepipelineinservice．Andthepeakcyclestressonthedentedpipelineisthekeyparame— tertocalculatepipelinefatiguelife．FortypicalItypedentinthepipeline，thefiniteelementmodelsare establishedunderdifferentcircumstances．A largenumberofthecalculationresultsaresorted，inducted， drawed．Onthisbasis，theresultsareanalysedbyunivariateandmultivariate．Non—linearrergessiona— nalysiswasutilizedtofittheresultsbyMatlab，somespecificexpressionsoftherelationshipbetweenthe dentedpipelinepeakcyclestressandthedentdepth，diameterandthicknessofpipeline，andthedent longitudinallengthareobtainedaftermuchcalculationandanalog． Keywords：pipeline；dent；peakcyclestress；analysis 根据美 国运输部门的报告，管道机械损伤是 截面形状见图1。 造成管道事故最主要的原因之一 。凹痕缺陷 国外针对典型凹痕管道，进行了大量的疲劳 是机械损伤中最典型的形式 。凹痕缺陷的横 试验 ，经过多批试件的疲劳试验 ，得出在一定压力 基金项 目：国家 自然科学基金项 目；十一五国家科技支撑计划重点项 目(2006BAJ16B03) · 40 · 第 27卷第 l2期 压 力 容 器 第 217期 与壁厚比值 D／t为30和凹痕深度与管径比值