基于灰色关联度法的管道临界屈曲应变影响因素分析

在基于应变的管道设计方法中,临界屈曲应变是一个重要指标。对现有文献和标准中临界屈曲应变预测公式的不足做了分析说明。根据现有的临界屈曲应变试验数据,对影响临界屈曲应变的主要因素进行了分析,采用灰色关联度法对4个影响因素进行了定量计算和排序,提出了对现有临界屈曲应变预测公式的改进建议。

基于量纲分析的管道临界屈曲应变准则研究

管道的局部屈曲通常被认为是一种失效,在基于应变的管道设计方法中,临界屈曲应变是一个重要指标。针对现有公式的不足,分析了临界屈曲应变的主要影响因素,采用量纲分析法,利用收集到的试验数据拟合建立了新的临界屈曲应变预测公式。与现有临界屈曲应变公式计算结果相比,该公式具有较高的预测精度。

以临界屈曲应变为判断依据的非开挖内衬修复设计改进方法

《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》(CJJ/T 210-2014)选取管道的长期弹性模量EL进行内衬修复设计,并规定EL为短期弹性模量Es的0.5倍,但是对于这一做法的理论依据仍然存在较多质疑,也导致设计过于保守。据此考虑引入临界屈曲应变理论,提出以内衬的临界屈曲应变εr为破坏判据,并选取管道短期弹性模量Es进行设计的改进方法。研究表明,改进后的设计方法能够保证内衬设计在理论上的正确性,满足内衬的长期强度要求,减小大约21%的内衬设计壁厚,能够有效降低工程成本。

在内压和弯曲载荷下钢管临界屈曲应变的确定

通过有限元分析方法,开展了钢管在内压和弯曲载荷联合作用下的数值仿真计算。基于临界屈曲应变的影响因素分析,确定了计算工况,建立了有限元模型,研究了径厚比、内压、钢级对临界屈曲应变的影响。根据数值计算结果,回归得到了钢管在内压和弯曲载荷作用下的临界屈曲应变的计算公式,利用Matlab回归得到了非线性系数。实物试验结果验证表明,所建立的计算公式与CSA和DNV计算公式相比,有更高的预测精度。(表3,图4,参14)

考虑变形硬化的管道塑性弯曲屈曲临界应变预测

为了正确评估管道弯曲屈曲的临界应变,在考虑变形硬化对管道塑性弯曲的影响的基础上,对基于截面椭圆化模型的管道塑性弯曲屈曲的临界应变评估方法进行改进,提出一个考虑变形硬化的管道塑性弯曲屈曲的临界应变预测方法。其中,管道材料的应变硬化属于Hollomon类型。此外,使用文献中的测试数据对所提出的表达式进行了检验。结果表明,所提出的预测表达式能够合理地揭示应变硬化行为对管道塑性弯曲时临界屈曲应变的影响,为预防管道弯曲屈曲导致的基于强度的管道设计失效提供帮助。

各向异性硬质薄膜/柔软基底系统的表面屈曲分析

目的研究有限尺寸矩形正交各向异性薄膜/基底系统在单向压缩下的表面屈曲。方法采用Kirchhoff-Love薄板理论和von Kármán板理论分析了临界应变和后屈曲形貌演化,考察了材料的各向异性性质及薄膜的几何参数对表面屈曲行为的影响。结果一般来说,薄膜/基底系统的初始屈曲总是对应于多个波峰,在薄膜长度相同的条件下,薄膜宽度的改变可以影响波峰的数目。在薄膜的各向异性性质特别强烈的时候,薄膜/基底结构表现出一些显著的特点。其中之一是在外加应变超过临界应变之后,边缘幅值随着薄膜宽度的增大而增大,而中心幅值则急剧减小。结论中心和边缘幅值的差距越来越大,最终导致薄膜后屈曲形貌幅值在宽度方向上的巨大差异,并预示随着外加应变的逐渐增大,宽度方向可能演变出其他的屈曲模式。