高壓輸氣管道斷裂爆炸及后效破壞作用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景、必要性和意義 1
1.2 國內外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 輸氣管道風險分析 4
1.2.2 輸氣管道斷裂研究 4
1.2.3 輸氣管道的爆炸破壞后效應研究 11
1.2.4 X80全尺寸管道氣壓爆破試驗研究 14
1.2.5 X100和X120全尺寸管道氣壓爆破試驗研究 20
1.3 主要研究內容和研究方法 25
1.3.1 問題提出 25
1.3.2 本書框架結構 26
第2章 含裂紋損傷管道的斷裂機理 28
2.1 含裂紋損傷管道斷裂的理論分析 28
2.2 管道斷裂分析模型 30
2.2.1 管道幾何構型 30
2.2.2 材料模型 31
2.2.3 管道有限元模型 32
2.3 管道裂紋的J積分計算及結果分析 33
2.3.1 裂尖附近等效應力分布 33
2.3.2 裂紋深度對J積分的影響 34
2.3.3 裂紋長度對J積分的影響 36
2.3.4 管材性能對J積分的影響 38
2.3.5 內、外軸向裂紋J積分的對比 40
2.3.6 管徑對J積分的影響 42
第3章 輸氣管道裂紋擴展的動態(tài)過程及止裂機理 44
3.1 輸氣管道的裂紋起裂成因 44
3.2 輸氣管道的裂紋擴展過程及特征 44
3.3 管道動態(tài)裂紋的止裂機理 48
3.3.1 Battelle雙曲線方法 48
3.3.2 氣體減壓特性及其模型發(fā)展 49
3.3.3 裂紋斷裂速度預測模型 52
3.3.4 預測止裂韌性的簡化公式 55
3.4 管道動態(tài)裂紋止裂的影響因素 56
3.4.1 氣體組分對止裂韌性的影響 56
3.4.2 管道壁厚對止裂韌性的影響 58
3.4.3 管型對止裂韌性的影響 59
3.4.4 氣體溫度對止裂韌性的影響 60
3.4.5 運行壓力對止裂韌性的影響 60
3.5 含裂紋管道止裂基于微觀損傷模型的管道斷裂分析 62
3.5.1 儀器化DWTT試驗 62
3.5.2 管道韌性斷裂的微觀損傷模型 66
3.5.3 管道韌性斷裂數(shù)值計算及結果分析 68
第4章 輸氣管道爆破模型試驗研究 74
4.1 概述 74
4.2 管道爆破系列模型試驗設計 74
4.2.1 試驗目的 74
4.2.2 線型爆炸聚能切割器的設計和驗證 74
4.2.3 管道斷裂相關動態(tài)參量測試方法的設計 77
4.2.4 試驗總體方案的設計 80
4.3 管道爆破系列模型試驗結果及分析 85
4.3.1 管道總體爆裂效果 85
4.3.2 高速攝影觀測結果及分析 88
4.3.3 裂紋擴展速度測試結果及分析 91
4.3.4 管內氣體壓力測試結果及分析 94
4.3.5 管壁動態(tài)應變測試結果及分析 97
4.3.6 管道裂紋表面形貌特征及大范圍屈服斷裂分析 101
4.3.7 環(huán)焊縫強度測試(T-2)結果分析 104
4.4 研究結論 107
第5章 X90全尺寸輸氣管道斷裂爆破試驗研究 109
5.1 概述 109
5.2 全尺寸管道爆破試驗設計 109
5.2.1 鋼管的布設 110
5.2.2 天然氣引燃裝置的設計 111
5.2.3 空氣沖擊波測試的設計 112
5.2.4 地震波測試的設計 115
5.2.5 熱輻射測試的設計 117
5.2.6 活體實驗設計 117
5.3 全尺寸管道爆破試驗實施 118
5.3.1 管溝開挖和鋼管布設 119
5.3.2 鋼管焊接與檢測 119
5.3.3 傳感器底座的安裝 120
5.3.4 堵頭的加工和焊接 120
5.3.5 傳感器安裝 121
5.3.6 線路的連接與布設 123
5.3.7 測試系統(tǒng)的連接調試 123
5.3.8 線型聚能切割器的安裝 124
5.3.9 天然氣的填充和起爆 125
5.4 試驗結果及分析 125
5.4.1 管道斷裂效果分析 125
5.4.2 天然氣爆燃過程分析 127
5.4.3 空氣沖擊波測試結果分析 128
5.4.4 地震波測試結果分析 134
5.4.5 熱輻射測試結果分析 140
5.4.6 活體實驗結果分析 140
第6章 輸氣管道爆炸的破壞后效應 142
6.1 概述 142
6.2 輸氣管道爆炸沖擊波的形成過程及工程計算方法 142
6.2.1 爆炸波破壞效應的評價準則 143
6.2.2 管道爆裂空氣沖擊波參數(shù)的預測 144
6.2.3 管道爆炸波試驗結果及分析 147
6.2.4 輸氣管道爆炸能量的計算 152
6.2.5 理論模型的驗證分析 153
6.2.6 輸氣管道爆裂空氣沖擊波危害范圍評估 156
6.3 輸氣管道爆炸地震波的形成過程及其特性分析 158
6.3.1 地震波破壞效應的評價準則 158
6.3.2 管道破裂爆炸振動信號的測試 159
6.3.3 基于希爾伯特–黃變換(HHT)的振動信號時頻特性分析 163
6.3.4 輸氣管道破裂爆炸危害范圍評估 169
6.4 輸氣管道爆炸后效應的數(shù)值仿真研究 170
6.4.1 概述 170
6.4.2 數(shù)值計算程序相關關鍵技術 170
6.4.3 數(shù)值模擬相關材料模型 177
6.4.4 高壓氣體管道物理爆炸流固耦合數(shù)值模擬計算模型 181
6.4.5 計算結果及分析 182
6.4.6 小結 194
參考文獻 195