[发明专利]弯管爆破压力安全评估方法

说明书

本发明公开了一种弯管爆破压力安全评估方法，包括：S1、在π平面上，通过Tresca轨迹边长、Mises轨迹弧长和TSS轨迹边长的算术平均构建出一直线轨迹，依据屈服应力分量特征确定出算术平均剪应力屈服准则；S2、基于硬化型本构模型和弯管应力应变场构建出基于算术平均剪应力屈服准则的弯管爆破压力模型；S3、根据弯管爆破压力模型计算弯管爆破压力值，并与弯管的额定工作压力进行比较，若弯管爆破压力值与弯管的额定工作压力的比值大于1，则判定弯管未爆破失效，否则判定弯管爆破失效。本发明基于算术平均剪应力屈服准则开发出的弯管爆破压力模型，能够基于材料参数与弯管结构参数准确给出爆破压力预测结果，从而科学评估弯管服役是否安全。

技术领域

本发明涉及管道运输技术领域，特别是涉及一种弯管爆破压力安全评估方法。

背景技术

管道输送是目前为止最经济、合理的运输方式，在国家经济、人民生活中发挥着不可替代的作用。其中，弯管作为输油管道的重要组成部分，用户对其安全性能要求越来越高。因此，研究弯管塑性失效力学机理，并提出实用的爆破压力预测判据对于弯管的选材、尺寸设计以及安全评估具有重要作用。

与弯管爆破压力实验结果比较发现，Tresca屈服准则预测结果过低，而Mises屈服准则预测结果偏低，而TSS屈服准则预测结果偏高。随着服役要求的不断提升，需要一个与实际更为接近的爆破压力判据。近年来，国内外许多学者对于如何判定输油弯管是否安全服役给出了一些的研究成果。如文献李艳，赵均海，曹雪叶等.内压作用下弯管爆破压力的三剪统一解[J].应用力学学报，2015，32(4)：530-536中采用三剪统一强度准则对弯管的爆破压力进行了研究，并阐明了强度准则在弯管爆破压力预测过程中的重要性；文献章顺虎，赵德文，高彩茹.GM准则解析无缺陷弯管的塑性极限载荷[J].东北大学学报：自然科学版，2011，32(11)∶1570-1573采GM准则对弯管爆破压力进行了研究，并分析了主要参数对模型的影响规律。这些研究可看出，不同的屈服准则将给出不同的弯管爆破压力值。

现有弯管爆破压力的预测模型和实验数据仍有一定差距，主要原因是缺少合适的屈服准则。因此，开发出能够符合输油管材的屈服准则，并提出可靠的预测模型，从而指导弯管的选材、设计与评估具有重要意义。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种弯管爆破压力安全评估方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弯管爆破压力安全评估方法，以保障弯管的安全运行。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种弯管爆破压力安全评估方法，所述方法包括：

S1、在π平面上，通过Tresca轨迹边长、Mises轨迹弧长和TSS轨迹边长的算术平均构建出一直线轨迹，依据屈服应力分量特征确定出算术平均剪应力屈服准则；

S2、基于硬化型本构模型和弯管应力应变场构建出基于算术平均剪应力屈服准则的弯管爆破压力模型；

S3、根据弯管爆破压力模型计算弯管爆破压力值，并与弯管的额定工作压力进行比较，若弯管爆破压力值与弯管的额定工作压力的比值大于1，则判定弯管未爆破失效，否则判定弯管爆破失效。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的算术平均剪应力屈服准则为：

当时，σ₁-0.2797σ₂-0.7203σ₃＝σ_s；

当时，0.7203σ₁+0.2797σ₂+σ₃＝σ_s；