初始曲率对管道承载能力的影响

作者：廖洪千

来源：石油机械, 2020, 48(03): 153-158.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2020.03.021

• 管道
• 初始曲率
• 梁理论
• 弯矩
• 椭圆度
• 张力

为研究初始曲率对管道承载能力的影响,基于梁理论建立管道横截面应变能与变形之间的数学关系式,采用三角级数法对方程进行求解,获得了管道的弯矩和椭圆度。以φ254 mm(10 in)管道为例,基于有限元仿真计算了含有初始曲率管道的弯矩、张力承载能力和椭圆度,并通过试验对弯矩和椭圆度进行比较分析。研究结果表明:随初始曲率增大,弯矩呈现先增加再减小的规律,椭圆度则一直增大;含有初始曲率的管道比没有初始曲率的管道弯矩承载能力更小、椭圆度更大;管道张力承载能力随初始曲率和弯曲段长度的增加而降低;在相同初始曲率下,管道相对弯矩的试验值和仿真值分别比理论值大约18. 9%和8. 5%,椭圆度试验值比理论值和仿真值分别小约17. 5%和9. 1%,说明理论值偏保守,但偏差在工程应用的允许范围内,验证了理论方法的正确性。研究结果可为管道安全设计提供一定的参考。