受环境侵蚀油气管道轴向拉伸行为数值模拟

摘要

基于蒙特卡洛理论通过数值模拟方法研究锈蚀率和壁厚分布场的标准差对管道宏观力学行为的影响机制.首先基于随机理论建立目标锈蚀率为15％、45％和70％,标准差为0.02、0.06和0.10 mm,共计2700个管道壁厚的非平稳随机场;然后将壁厚随机场映射为有限元模型单元厚度,应用考虑损伤的材料本构模型,进行对应数量的数值拉伸试验.结果表明:管道的锈蚀率和管壁分布场的标准差共同主导管道的宏观拉伸力学行为;相同标准差下,较高锈蚀率对应的管壁更容易在薄弱位置产生应力集中,导致管道失效;相同锈蚀率下标准差的提高将加剧壁厚分布不均匀性,较低的拉伸荷载即引起薄弱位置产生损伤,并导致裂纹扩展角度和发展路径的随机性,从而降低管道强度和断裂应变.