有損傷輸流管振動研究.pdf

1、管道作為一種重要的結(jié)構(gòu)形式,普遍應(yīng)用于化工和油氣儲運(yùn)等工程領(lǐng)域。在大力開采海洋油氣資源的今天,海底管道已成為海洋油氣集輸?shù)淖钪匾绞?連接海上油氣田開發(fā)的上游和下游,被譽(yù)為海洋油氣田生命線工程。然而,惡劣的海洋環(huán)境使得海底管道不可避免地產(chǎn)生凹痕、裂紋等各種損傷。損傷的累積和擴(kuò)展將導(dǎo)致管道抗力不斷衰減,突發(fā)情況下甚至引起海底管線的破裂。這種安全事故不僅對國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而且嚴(yán)重污染海洋環(huán)境,使局部生態(tài)平衡遭到破壞,造成惡劣的社會影

2、響。因此,采用有效的技術(shù)手段對海底管道進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、監(jiān)測診斷以及安全評價具有重要的理論意義和實(shí)用價值。本文針對裂紋管道的振動特性開展了理論研究,其主要內(nèi)容包括:
　　(1)基于斷裂力學(xué)理論與應(yīng)變能釋放原理,推導(dǎo)了裂紋的局部柔度矩陣。
　　(2)研究了張開式裂紋和移動質(zhì)量對有內(nèi)流及自由端附加質(zhì)量的懸臂損傷輸流管振動特性的影響,通過歐拉-伯努利梁理論分析懸臂損傷梁。采用拉格朗日方法推導(dǎo)運(yùn)動方程并通過數(shù)值求解。裂紋截面被表示為連接

3、兩側(cè)未損傷管段的局部柔度矩陣,也就是將裂紋模擬為轉(zhuǎn)動彈簧,局部柔度矩陣定義了裂紋截面處力和位移的關(guān)系。研究了損傷程度參數(shù),損傷位置參數(shù),移動質(zhì)量及其速度,內(nèi)流速度,自由端附加質(zhì)量及其轉(zhuǎn)動慣量以及這些因素的耦合對懸臂損傷輸流管模態(tài),頻率比,自由端位移的影響。
　　(3)研究了張開式裂紋和移動質(zhì)量對有內(nèi)流的簡支損傷輸流管振動特性的影響,通過歐拉-伯努利梁理論分析簡支損傷梁。采用拉格朗日方法推導(dǎo)運(yùn)動方程并通過數(shù)值求解。裂紋截面被表示為連