流固耦合作用下高压输气管道疲劳寿命分析

为了发展在输气压力波动下高压输气管道疲劳寿命计算方法和探究影响疲劳寿命的动态载荷条件,利用ADINA有限元软件建立了高压输气管道与天然气相互作用的流固耦合模型,得到高压输气管道在输气压力波动下的动态响应,弯管在曲率最大处出现应力集中现象。流固耦合计算结果表明,管道应力主要取决于输气压力波动,气体流速对管道应力的影响可以忽略。利用MSC.Fatigue软件,将ADINA软件计算获得的疲劳载荷时间历程关系进行雨流计数处理,获得了载荷幅值和均值的频次直方图,采用全寿命法计算获得了对应载荷幅值和均值的线性累计损伤直方图,得到弯管疲劳寿命为1 240次,且疲劳破坏发生在弯管曲率最大处。提供的计算方法和结果可为高压输气管道的安全控制和设计提供参考。

地震载荷作用下埋地输气管道的数值模拟

为了弄清埋地输气管道在地震载荷作用下的动态失效过程,首先对X80管线钢进行了力学性能测试,获得了弹塑性材料线性强化的本构模型参数。然后基于非线性动力学理论、有限元算法和ANSYS有限元商业软件,建立了土-埋地输气管道在动力接触条件下的相互作用模型。载荷采用加速度时程的方法输入天津波,震级为7级,获得了不同壁厚条件下输气管道的动态应力应变响应和带缺陷管道的动态应力强度因子的时程曲线。由X80管线钢的临界应力强度因子,得出了管道极限承载条件下壁厚的下限值以及施加的加速度最大值。提供的方法和数据对埋地输气管道破坏的预防以及管道的抗震设计、施工具有一定的参考价值。