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1.
运行在恶劣环境中的海底管道,往往受到内压、轴力和弯矩等复杂荷载的联合作用。腐蚀会导致管壁局部变薄,降低管道极限承载力。为保证管道安全高效运行,准确预测和分析复杂荷载作用下的塑性极限承载力和变形行为就显得尤为重要。考虑大应变和大变形、应力强化和材料非线性,运用数值仿真软件建立腐蚀缺陷管道的三维实体有限元模型,在全尺寸管道破坏试验验证的基础上,对腐蚀管道在内压、轴向压力和弯矩相互作用下的失效模式和极限弯矩承载力进行了相关研究,并进行了腐蚀缺陷几何参数的敏感性分析。研究结果表明:初始内压和初始轴向压力会显著降低腐蚀管道的极限弯矩承载力,并且影响最终的失效模式;在腐蚀缺陷几何尺寸参数中,腐蚀宽度比腐蚀深度和腐蚀长度的影响更大。 相似文献
2.
腐蚀是管道常见的缺陷形式之一,会极大降低管道的压溃压力,同时深海环境下高静水外压易引发管道压溃失效,威胁管道的安全运行,因此准确预测管道压溃压力显得尤为重要。采用数值模拟方法研究了含腐蚀缺陷的高强钢厚壁管道压溃失效模式,分析了管材、管道径厚比、腐蚀深度、长度和宽度等参数对高强钢厚壁管道压溃压力的影响规律。分析结果表明:管道径厚比愈大,对厚壁管道的承压能力提升愈显著;腐蚀缺陷的存在对管道压溃压力具有减小作用;随着管道材料等级的提升,压溃压力有明显提高。提出了相应的压溃压力预测公式,为厚壁管道完整性评价提供了参考依据。 相似文献
3.
初始几何缺陷被认为是影响管道极限承载力和稳定性的重要因素,但是大部分的管道力学特性研究都没有考虑初始缺陷的影响。基于管道几何尺寸测量机,获得管道的壁厚和直径沿轴向以及环向的分布规律。据此建立了四个三维实体有限元模型,分别为完好管道模型、只考虑直径缺陷的管道模型、只考虑壁厚缺陷的管道模型以及考虑所有缺陷的管道模型。分析了初始缺陷对管道的极限内压承载力、极限轴力承载力和极限弯矩承载力的影响。结果表明,直径缺陷对管道的极限内压承载力影响较大;壁厚缺陷对管道在复杂荷载作用下的极限弯矩承载力影响较大。 相似文献
4.
为了探索不同径厚比海底管道的压溃屈曲特性，本文分别采用挪威船级社（Det Norske Veritas,DNV）规范、有限元模拟和深海压力舱模型试验，研究不同径厚比海底管道承载外部水压的能力，并就DNV规范压溃屈曲计算公式对不同径厚比管道的适用性进行了讨论，优化了小径厚比海底管道压溃屈曲的设计方法。研究表明：小径厚比管道的压溃屈曲临界压力对管道径厚比的变化更敏感；DNV规范计算小径厚比管道的压溃屈曲临界压力偏小，在进行深海管道的压溃屈曲设计时，建议采用模型试验结合有限元模拟的方法，计算管道实际可提供的压溃屈曲承载力。 相似文献
5.
椭圆度-凹坑双缺陷海底管道局部屈曲特性研究 总被引：2，自引：1，他引：1
海底管道在制造、埋设以及使用过程中极易产生椭圆度-凹坑双缺陷,双缺陷影响管道局部屈曲,对含椭圆度-凹坑双缺陷海底管道的局部屈曲特性研究十分必要。现行规范中采用等效椭圆度对含椭圆度-凹坑海底管道进行评估,该方法无法准确评估不同缺陷形式的屈曲特性。采用形状系数对含椭圆度-凹坑双缺陷的海底管道进行评估,运用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,并进行试验验证。在此基础上对含有不同凹坑深度、不同椭圆度的海底管道进行局部屈曲的数值模拟,计算不同形状椭圆度、含有不同凹坑深度海底管道的形状系数,对其进行敏感性分析。计算结果表明:形状系数对海底管道椭圆度、凹坑深度、径厚比敏感性较强;对凹坑宽度敏感性较弱。 相似文献
6.
含有腐蚀缺陷海底管道极限载荷分析 总被引：8，自引：0，他引：8
利用有限元弹塑性分析方法,对含有腐蚀缺陷的海底管道进行材料非线性和几何非线性分析,探讨了确定管道极限载荷的准则。在此基础上,给出含有腐蚀缺陷的海底管道的极限载荷,研究腐蚀长度、深度和宽度对海底管道极限载荷的影响,提出了含有腐蚀缺陷的受内压的海底管道的极限载荷计算公式,并与试验结果进行了比较,证明该方法是有效的。 相似文献
7.
未埋设的海底管道在高温高压运行条件下可能发生侧向屈曲，情况严重时影响海底管道的结构安全。侧向屈曲临界力作为判定海底管道发生侧向屈曲的重要依据，主要影响因素有初始缺陷、管土相互作用等。现有关于侧向屈曲临界力的公式并未考虑管土相互作用、缺陷不平直度和管道自身材料特性对侧向屈曲临界力的综合影响。建立含有通用几何初始缺陷海底管道的数值模型，使用Riks算法进行参数分析以研究极限侧向土壤阻力、管道缺陷不平直度和截面几何尺寸对海底管道侧向屈曲的具体影响。基于量纲分析法和多元线性回归，推导出海底管道侧向屈曲临界力关于上述3个影响参数的一般公式，并对该公式进行了检验，结果表明文中推导的公式在参数涵盖的研究范围内有效。 相似文献
8.
鉴于海底管道的服役水深越来越深,主要采用犁式挖沟机对预铺设于海床之上的海底管道采取后挖沟的方式将海底管道埋设于海床之下,以保护其免受不必要的损伤。针对后挖沟深度H是海底挖沟机的重要设计参数,也是影响管道悬跨的重要因素的问题,对SMD(UK)犁式挖沟机展开参数优化,确保作业过程中悬跨段管道在外部静水压力作用下,海底管道不会发生屈曲破坏。采用ABAQUS软件,分别建立了作业前和作业中两种工况下的悬跨模型,分析机械手对接触部分管道的损伤,结果显示,作业中的机械手对悬跨管道的损伤更大;同时,建立了作业中不同管径下,后挖沟深度对管道损伤的安全裕量关系曲线。进一步,结合作业中不同挖沟深度下的管跨段屈曲数值模型,对处于外部静水压力作用下的悬跨管的屈曲失效展开分析,结果显示,随着后挖沟深度的加大,不同管径下的悬跨段管道局部出现塑性压溃的临界压力值不断降低;管道外径的增大,降低了同一后挖沟深度下发生屈曲失效的压力值。最后,在后挖沟深度与外部静水压力组成的区域内,建立屈曲失效临界关系曲线,并划分出工作区和压溃区,为深海管道后挖沟埋管的施工提供工程参考。 相似文献
9.
针对深海管道在侧向静水压条件下发生局部屈曲压溃的情况,研究了关于管道前屈曲阶段变形响应和压溃压力的计算方法。假定管道前屈曲阶段发生沿轴向均匀一致的椭圆度变形,建立基于圆环的力学模型,考虑几何大变形和材料的弹塑性本构关系,利用虚功原理建立平衡方程。通过选用合适的位移离散函数对方程组数值离散,并利用牛顿法进行数值求解,得到含椭圆度缺陷的管道截面的变形响应和压溃压力。通过试验、有限元分析和规范对理论计算结果进行了对比验证,证明该方法精度可靠,与事实吻合。最后,计算了初始椭圆度缺陷对不同径厚比管道的压溃压力的影响。 相似文献
10.
海底管道是海洋油气工程的重要组成部分，在高温高压运行状态下易发生整体屈曲，开裂破坏后造成油气泄露。海床土体对管道的侧向抗力是影响其屈曲的关键因素，而管道侧向抗力发挥与初始嵌入深度密切相关。构建了海底管道整体屈曲数值模型，对初始嵌入深度等因素进行不确定性分析，揭示了初始嵌入深度变异性对管道屈曲的影响机制。研究发现：当初始嵌入深度越大、初始缺陷越小时，管道临界屈曲轴力越大，屈曲位移越小；管道嵌入深度变异性的存在会导致管道更易屈曲，并诱发不对称的三阶屈曲或更高阶屈曲；管道嵌入深度在空间上的变异性对屈曲发生概率P（p＜pdet）存在影响，而相关性的改变对管道屈曲影响较小；管道存在屈曲模式转变界限升温，当屈曲升温大于界限升温时，管道发生跳跃型屈曲，反之则发生分岔型屈曲。 相似文献
11.
In-service pipelines are often subject to external disturbances that produce dent defects, and the presence of dent defects often affects the pipeline's ultimate bearing capacity. This paper analyzes the equilibrium state of dent pipelines under external force for in-service pipelines with type II dent defects. A simplified calculation model for the shell is established through a series of assumptions and simplifications. Firstly, the pipe ring is crushed and analyzed to obtain the crushing power of the pipe ring, and then the pipe generator is subjected to deformation analysis to obtain the generator dissipating power. According to the principle of virtual work, the relationship between the external force power and the internal power dissipation power in equilibrium state is obtained.Under the condition of internal pressure, the type II dent defect is analyzed, and the relationship between the external force and the depth of the dent defect and its corresponding analytical expression are obtained. Under the condition of no internal pressure, the dent defect under different constraints is analyzed, and the analytical expression of the applied load under different constraints is obtained. 相似文献
12.
Based on the elastic-plastic, large-deformation finite element method, burst capacity of steel pipeline with longitudinal corrosion defect subjected to internal pressure is studied. The appropriate stress-based criterion is used to predict the failure pressure of finite element model of corroded pipeline under internal pressure. By considering the pipe steel grades and geometries of corrosion defects, a series of finite element analyses is conducted. The effects of corrosion depth, length and width on burst capacity are also discussed. A specific failure pressure solution for the assessment of corrosion defects in moderate-to-high strength pipeline is proposed on the base of numerical results. The failure pressures predicted by the proposed method are in better agreement with the experimental results than the results by the other methods. 相似文献
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Numerous studies have investigated the weakening effect of corrosion or erosion induced defects on the limit pressure capacity of straight pipes, but few have focused on elbows. In this paper the roles of material and geometric parameters of an elbow with a single defect were studied and formulized by means of a vast nonlinear parametric finite element analysis followed by artificial neural network. Results showed that length, depth and circumferential position of the corroded area have the most effects on the limit pressure capacity. In addition to the primary approach of this paper, an analytical approach was also used by combining some ideas from previous relevant studies to reach to a simple and easy-to-use formula. The predictions of the two methods were compared with each other. This paper presents the first part of two-part study investigating elbows with single defects (part 1) and interacting defects (part 2). 相似文献
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Study on Interaction Relationship for Submarine Pipeline with Axial Corrosion Defects 总被引：2，自引：0，他引：2
Corrosion is one of the main reasons to cause the operation accident of submarine oil and gas transmission pipelines. As the major corrosion pattern in submarine pipelines, the effects of corrosion clusters consisting of the adjacent corrosion defects on failure pressure are investigated through non-linear large-deformation finite element method. Typically, the failure behavior and limit strength of submarine pipeline with axial groove-groove corrosion defect pair exposed to internal pressure are analyzed. The effects of corrosion depth and axial spacing between a pair of corrosion defects on failure pressure are concluded. An interaction relationship for corrosion defects in pipelines, as well as prediction formulations for assessing the remaining strength of corroded pipelines are proposed. The expressions based on the proposed interaction relationship give more accurate results than the methods used in the existing design guidelines. 相似文献
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