高强度管道局部屈曲研究进展状况.pdfVIP

学兔兔 第 11期 一5一 高强度管道局部屈曲研究进展状况 金忠礼，帅健，许葵，高醅慧 (中国石油大学 (北京)机械与储运工程学院，北京 102249) [摘 要]随着管道应用工程对输送要求的提高，对管道的性能提 出了更高的要求。文章对高强度管道局部屈曲这一失效形 式，从理论研究、实验研究、有限元模拟这三个方面对 目前国内外高强度管道局部屈曲的研究情况进行了概述。丈章认为 目 前针对高强度管道局部屈曲的研究总体上还不够成熟，需要更加深入的研究。 [关键词]高强度管道；局部屈曲；有限元模拟；实验研究；理论分析；概述 由于管道应用 中长距离、大 口径、高压输送 题。ABAQUS软件是国际流行的大型通用有限元 等技术要求的提出，大力发展高强度管道成为工 分析软件 ，在屈 曲分析 中，特别是涉及到非线性 程 的需要 [1-3]。管道铺设地区发生的地质运动如 和动态 问题时，求解偏微分方程 的难度 比较大， 地震、滑坡、冻胀 以及解冻等现象对于管道设计 而利用ABAQUS中的结构屈 曲分析技术能有效 的科学性、经济性 以及安全性提出了更高要求， 地进行屈 曲模拟 。管道 的初始几何缺陷、材料属 迫切要求对高强度管道 的性能进行更加深入 的研 性、环形焊缝 以及材料与几何的相关参数甚至边 究。 界条件都可 以通过有限元方法进行模拟 。 管道 的失效方式主要包括稳定性失效、屈服 许多学者讨论了有限元(FEA)模型模拟管道在 强度失效、疲劳失效以及断裂失效。其中所谓的 端部弯矩、内压 以及轴 向力的复合作用下的局部 稳定性失效即为管道的屈 曲。管道 的屈 曲包括管 屈 曲效应 。~ttlZimmerman等人…曾经就进行过 道的局部屈 曲 (管壁屈曲)和整体屈曲[4】。由于管 一 个详细 的试验装置 以及程序研究。本章对采用 道具有的薄壁、细长结构特性，在其受力和变形 ABAQUS进行高强度管道局部屈 曲模拟研究中的 条件稍有恶化的情况下，很容易产生屈 曲破坏[5】。 相关情况进行简要概述 。 在复合载荷作用下的管道局部屈曲现象是其中的 1．1网格划分 一 个关键 问题 。包括管道直径、壁厚、长度、初 有限元建模过程其实就是通过有限数 目的单 始几何缺陷、内部压力、轴 向载荷、材料属性、 元分段模拟理想管道 的连续反应，网格划分技术 管道制造方法、焊接过程 以及管道 的应变硬化材 建立了数值模拟中结构系统能量与载荷之间的对 料特性等主要参数[1．67|】。研究基于高强度管道 的局 应关系。因此，采用什么样 的网格进行模拟研究 部屈 曲现象的设计与检验标准，在大量的常规管 对于结果的准确性有着重要作用。 道行业研究成果 中并不成熟。综上所述 ，对于高 Doreyt]~NAliFatemi[】等人的研究表 明，当 强度管道局部屈曲响应的实验和数值研究是符合 当前 的研究需求的[。。