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题名长输油气管道环向表面裂纹扩展特性研究
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作者
曹敏
汤历平
王锡军
王佳
肖开阳
孙莹
初炳军
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机构
西南石油大学机电工程学院
中国石油青海油田地面集输工程公司
青海油田培训中心
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出处
《石油机械》
北大核心
2024年第12期125-133,共9页
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基金
全国总工会补助项目“油气管道腐蚀机理及防腐措施研究”(2016-2901)。
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文摘
长输油气管道在复杂载荷作用下失效问题频发,甚至出现因裂纹而泄漏等现象。为研究长输油气管道中环向表面裂纹的扩展特性,以含表面裂纹的长输油气管道为研究对象,基于围线积分法计算了长输油气管道表面裂纹尖端的J积分,基于扩展有限元法(XFEM)模拟了环向表面裂纹的扩展过程,同时分析了裂纹尖端张开位移(CTOD)的变化特性。分析结果表明:相较于内压,轴向载荷对环向表面裂纹的扩展有更大的影响;在相同载荷下,长输油气管道中内裂纹的扩展速率比外裂纹的扩展速率大;在裂纹扩展过程中,初始裂纹首先沿环向扩展演变成椭圆形裂纹,当裂纹长深比达到一定值后,裂纹沿与椭圆形裂纹尖端垂直的方向快速扩展,此阶段扩展速率远大于形成椭圆形裂纹的阶段。研究结果可为分析长输油气管道裂纹与断裂提供参考。
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关键词
长输油气管道
环向表面裂纹
J积分
裂纹扩展
裂纹尖端张开位移
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Keywords
long distance oil and gas pipeline
circumferential surface crack
J-integral
crack propagation
CTOD
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分类号
TE832
[石油与天然气工程—油气储运工程]
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