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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 輸氣管道風(fēng)險(xiǎn)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(yīng)研究 11
1.2.4 X80全尺寸管道氣壓爆破試驗(yàn)研究 14
1.2.5 X100和X120全尺寸管道氣壓爆破試驗(yàn)研究 20
1.3 主要研究?jī)?nèi)容和研究方法 25
1.3.1 問(wèn)題提出 25
1.3.2 本書(shū)框架結(jié)構(gòu) 26
第2章 含裂紋損傷管道的斷裂機(jī)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(gòu)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(jì)算及結(jié)果分析 33
2.3.1 裂尖附近等效應(yīng)力分布 33
2.3.2 裂紋深度對(duì)J積分的影響 34
2.3.3 裂紋長(zhǎng)度對(duì)J積分的影響 36
2.3.4 管材性能對(duì)J積分的影響 38
2.3.5 內(nèi)、外軸向裂紋J積分的對(duì)比 40
2.3.6 管徑對(duì)J積分的影響 42
第3章 輸氣管道裂紋擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程及止裂機(jī)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(kuò)展過(guò)程及特征 44
3.3 管道動(dòng)態(tài)裂紋的止裂機(jī)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(yù)測(cè)模型 52
3.3.4 預(yù)測(cè)止裂韌性的簡(jiǎn)化公式 55
3.4 管道動(dòng)態(tài)裂紋止裂的影響因素 56
3.4.1 氣體組分對(duì)止裂韌性的影響 56
3.4.2 管道壁厚對(duì)止裂韌性的影響 58
3.4.3 管型對(duì)止裂韌性的影響 59
3.4.4 氣體溫度對(duì)止裂韌性的影響 60
3.4.5 運(yùn)行壓力對(duì)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(yàn) 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(jì)算及結(jié)果分析 68
第4章 輸氣管道爆破模型試驗(yàn)研究 74
4.1 概述 74
4.2 管道爆破系列模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 74
4.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?74
4.2.2 線型爆炸聚能切割器的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證 74
4.2.3 管道斷裂相關(guān)動(dòng)態(tài)參量測(cè)試方法的設(shè)計(jì) 77
4.2.4 試驗(yàn)總體方案的設(shè)計(jì) 80
4.3 管道爆破系列模型試驗(yàn)結(jié)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(cè)結(jié)果及分析 88
4.3.3 裂紋擴(kuò)展速度測(cè)試結(jié)果及分析 91
4.3.4 管內(nèi)氣體壓力測(cè)試結(jié)果及分析 94
4.3.5 管壁動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試結(jié)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(qiáng)度測(cè)試(T-2)結(jié)果分析 104
4.4 研究結(jié)論 107
第5章 X90全尺寸輸氣管道斷裂爆破試驗(yàn)研究 109
5.1 概述 109
5.2 全尺寸管道爆破試驗(yàn)設(shè)計(jì) 109
5.2.1 鋼管的布設(shè) 110
5.2.2 天然氣引燃裝置的設(shè)計(jì) 111
5.2.3 空氣沖擊波測(cè)試的設(shè)計(jì) 112
5.2.4 地震波測(cè)試的設(shè)計(jì) 115
5.2.5 熱輻射測(cè)試的設(shè)計(jì) 117
5.2.6 活體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 117
5.3 全尺寸管道爆破試驗(yàn)實(shí)施 118
5.3.1 管溝開(kāi)挖和鋼管布設(shè) 119
5.3.2 鋼管焊接與檢測(cè) 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(shè) 123
5.3.7 測(cè)試系統(tǒng)的連接調(diào)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(yàn)結(jié)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(guò)程分析 127
5.4.3 空氣沖擊波測(cè)試結(jié)果分析 128
5.4.4 地震波測(cè)試結(jié)果分析 134
5.4.5 熱輻射測(cè)試結(jié)果分析 140
5.4.6 活體實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 140
第6章 輸氣管道爆炸的破壞后效應(yīng) 142
6.1 概述 142
6.2 輸氣管道爆炸沖擊波的形成過(guò)程及工程計(jì)算方法 142
6.2.1 爆炸波破壞效應(yīng)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 143
6.2.2 管道爆裂空氣沖擊波參數(shù)的預(yù)測(cè) 144
6.2.3 管道爆炸波試驗(yàn)結(jié)果及分析 147
6.2.4 輸氣管道爆炸能量的計(jì)算 152
6.2.5 理論模型的驗(yàn)證分析 153
6.2.6 輸氣管道爆裂空氣沖擊波危害范圍評(píng)估 156
6.3 輸氣管道爆炸地震波的形成過(guò)程及其特性分析 158
6.3.1 地震波破壞效應(yīng)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 158
6.3.2 管道破裂爆炸振動(dòng)信號(hào)的測(cè)試 159
6.3.3 基于希爾伯特–黃變換(HHT)的振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻特性分析 163
6.3.4 輸氣管道破裂爆炸危害范圍評(píng)估 169
6.4 輸氣管道爆炸后效應(yīng)的數(shù)值仿真研究 170
6.4.1 概述 170
6.4.2 數(shù)值計(jì)算程序相關(guān)關(guān)鍵技術(shù) 170
6.4.3 數(shù)值模擬相關(guān)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(jì)算模型 181
6.4.5 計(jì)算結(jié)果及分析 182
6.4.6 小結(jié) 194
參考文獻(xiàn) 195