基于3D-VCCT的多裂纹输气管道断裂分析方法

现行的国家标准因不能准确反映含缺陷输气管道多裂纹干涉效应,从而使得评定结果偏于保守。为了提高含缺陷输气管道安全评估的准确性,在对比奇异单元法和三维虚拟裂纹闭合技术(Three-Dimensional Virtual Crack Closure Technology,3D-VCCT)的基础上,优选3D-VCCT建立输气管道多裂纹干涉模型,并通过分析裂纹相互干涉作用因子的变化,研究了附属裂纹对主裂纹前缘各点的干涉影响。研究结果表明:①随附属裂纹尺寸的变化,平行共线裂纹的最强干涉效应发生在裂纹近表面点并表现为增强效应;②一定条件下,平行共轴裂纹的干涉效应在裂纹最深点和表面点较为显著,并且最深点表现为增强效应,而表面点则表现为减弱效应;③当裂纹间的水平间距大于主裂纹长半轴的6倍时,平行共线裂纹与平行偏置裂纹的干涉效应微乎其微,可将多裂纹简化为单裂纹进行分析。结论认为,该研究成果不仅可以为多裂纹输气管道的断裂分析提供技术参考,而且还可以为输气管道多裂纹的安全评定提供理论依据。

基于J积分的高严寒峡谷地区斜坡天然气管道断裂力学研究

建立了单裂纹斜管模型与多裂纹干涉模型,基于弹塑性断裂力学,考虑风与低温的共同作用,分析单裂纹在不同低温条件下J积分的变化,以及通过裂纹相互干涉作用因子,研究附属裂纹对主裂纹前缘各点J积分的干涉影响。结果表明,外界温度越低,J积分越小,但当管道内外温差越大,J积分越大;在平行共线条件下,主裂纹靠近附属裂纹一侧的近表面点受附属裂纹尺寸的变化影响最明显;在平行共轴条件下,干涉效应在主裂纹的最深点与表面点影响最为显著;随裂纹间距增大,平行共线裂纹与平行偏置裂纹相互干涉效应很小,达到一定间距后可将多裂纹简化为单裂纹分析。