軸向穿透裂紋管道套管修復性能研究.pdf

1、對軸向穿透裂紋管道，采用裂紋區(qū)域套管修復的方式，可以阻止或延緩裂紋的擴展，在實際中應用廣泛，定量研究套管結構對缺陷管道的止裂效果有重要意義。極限分析能反映結構狀態(tài)的本質，在缺陷管道的安全評定和結構的強度設計中占據(jù)重要位置。運用斷裂力學理論，采用有限元分析方法，研究了軸向穿透裂紋管道套管修復的止裂規(guī)律；運用彈塑性力學理論，采用三維彈塑性有限元方法，對塑性極限載荷進行了計算。 主要研究內容及結論如下： (1)研究了軸向穿透裂

2、紋管道有限元模型建立方法，并驗證了模型的正確性。建立了軸向穿透裂紋管道套管修復結構有限元模型，通過ANSYS提供的參數(shù)化編程語言(APDL)編寫了模型生成、加載及后處理宏程序。 (2)通過止裂系數(shù)f衡量套管結構的止裂效果，其值等于套管修復后裂紋管道的應力強度因子K與原裂紋管道K0的比值；通過極限載荷系數(shù)p衡量極限載荷水平，其值等于缺陷管道的極限載荷PLd與相同規(guī)格的無缺陷管道極限載荷PL0的比值。對無預應力套管和預應力套管兩種結

3、構進行了計算分析。 (3)對無預應力套管管道，f和p與套管位置Lx、套管長度Ls、套管壁厚ts有關：f隨著Lx的增大先減小后增大，隨著Ls和ts的增大而減??；p隨著Lx的增大先增大后減小，隨著Ls和ts的增大而增大，直至達到最大值。給出了套管修復推薦參數(shù)為等壁厚全裂紋長度套管修復。推薦參數(shù)下，f與管道厚徑比t/D0和裂紋長度比α/D0有關，給出了f的擬合公式；推薦參數(shù)下，p值接近1，與裂紋管道參數(shù)無關，修復后的裂紋管道能達到完好

4、管道的極限載荷水平。 (4)對預應力管道，預應力通過套管與裂紋管道過盈配合方式產(chǎn)生。f和p與Lx無關，與La、ts、過盈量δ有關：f隨著Ls、ts、δ的增大而減小，達到最小值后增大；p隨著Ls、ts、δ的增大而增大，達到最大值后保持不變。給出了預應力條件下的推薦套管結構形式，與無預應力套管推薦形式相同。推薦套管形式下，不同的軸向穿透裂紋管道f取得最小值的δ不同，結構極限載荷能達到完好管道水平，p受δ影響不大。 (5)對比