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《大庆石油学院》 2007年
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钢质管道穿透裂纹的断裂分析研究

盛燕  
【摘要】: 随着断裂力学理论的不断成熟以及计算机技术的飞速发展,断裂力学在工程实际中得到了广泛的应用。目前,应用断裂力学理论对在役压力管道进行安全评定,具有十分重要的实际意义。但是,对于一些特殊的含有裂纹缺陷的结构进行安全评定仍然缺乏可以直接利用的断裂参数结果。本文以断裂力学为基础,采用有限元分析方法,借助ANSYS有限元分析软件,建立了不同情况下的含有穿透裂纹的直管道有限元模型。进行分析计算,给出在线弹性条件下不同情况穿透裂纹的应力强度因子K I值;进一步换算为工程实际中易于应用的应力强度因子修正系数F,采用回归拟合技术,给出了修正系数F的表达式。并依据本文方法,对含裂纹缺陷的压力管道进行剩余强度评价,与相关文献进行比较分析,说明了本文方法的可行性。 本文工作的主要内容包括: 1.依据断裂力学的理论只是,分析研究平面裂纹尖端的应力强度因子的求解方法,应用ANSYS有限元分析软件,建立平板有限元模型,验证本文所要采用Shell63单元和建模方法的准确性和可靠性,为本文以后工作打下坚实的基础。 2.以ANSYS提供的APDL语言编写相应程序,建立不同情况下的含有穿透裂纹直管道有限元模型,在内压载荷作用下,分析研究裂纹周围应力、应变场的分布,计算出线弹性条件下的应力强度因子K I值。 3.提取有限元计算结果,利用MATLAB数据处理软件绘制出应力强度因子随着不同影响因素的变化关系图,分析讨论其变化规律。 4.进一步求解应力强度因子修正系数F值,利用MATLAB数据处理软件绘制成曲线图,总结讨论其变化规律,并利用非线性最小二乘估算法进行回归分析得到应力强度因子修正系数F的表达式。 5.初步对含穿透裂纹缺陷的压力管道结构进行剩余强度评价,通过分析研究,进一步验证本文公式的准确性。
【学位授予单位】:大庆石油学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U173;O346.1

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