內壓作用下斜接接管結構裂紋萌生預測研究.pdf

1、隨著我國對境外能源依賴度的不斷增加，在陸地建設一萬公里量級以上的油氣管道及相應的集輸壓力容器已變得十分普遍。斜接接管結構作為油氣管網(wǎng)及其附屬集輸壓力容器設計中不可避免的結構形式，雖在整體管網(wǎng)中所占比例不大，但屬于整體管網(wǎng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)之一，常常產生各種形式的失效和破壞。它的安全穩(wěn)定運行不僅涉及到國家能源戰(zhàn)略的安全，更牽扯到管道所經地域和國家環(huán)境保護的重要責任。本文針對內壓作用下理想的（沒有初始缺陷的、沒有焊接帶來的不利影響的）斜接接管

2、結構進行裂紋萌生預測研究，并總結分析斜接接管結構的結構參數(shù)、應力應變分布、裂紋萌生預測結果之間的關系，以便在斜接接管設計的初期提供一些結構優(yōu)化的建議，進而增加其在實際工作中的疲勞壽命。
　　本研究主要內容包括：⑴分析了目前普遍使用的缺口構件裂紋萌生預測方法，對比了它們在斜接接管結構裂紋萌生預測上的步驟和優(yōu)缺點，并對現(xiàn)有條件進行了評估，選擇了一種可行的研究方法。⑵針對所選的斜接接管結構裂紋萌生預測方法的需要，通過有限元模擬的手段，考

3、察了斜接接管結構彈性應力集中系數(shù)（理論應力集中系數(shù)）與無量綱結構參數(shù)之間的關系。結果表明，小傾斜角、大開孔率、大的筒體與接管的厚度比、大的筒體徑厚比將加劇斜接接管結構的應力集中狀況，對其造成不利影響。其中當傾斜角小于45度時彈性應力集中系數(shù)大幅增加，在結構設計時應盡量避免。⑶考察了斜接接管結構彈性應力最大點（危險點）可能出現(xiàn)的部位，并根據(jù)斜接接管結構在應力應變分布上的特點將考察范圍鎖定在理想的焊縫區(qū)可能出現(xiàn)危險點的內相貫線、接管焊趾線、

4、筒體焊趾線這三條危險線上。結果表明，在理想的斜接接管結構中，裂紋萌生始終發(fā)生在內相貫線的銳角側。⑷使用局部缺口應力應變方法對斜接接管結構的裂紋萌生進行了預測，得到結構參數(shù)對其的影響規(guī)律。結果表明，小傾斜角、大開孔率、大的筒體與接管的厚度比、大的筒體徑厚比將減小裂紋萌生預測結果，對其造成不利影響。其中當傾斜角小于45度時裂紋萌生預測結果將大幅減少，在結構設計時應盡量避免。⑸從概率分析角度對斜接接管結構的裂紋萌生預測進行了可靠性分析。并在給