压力管道安全评价的理论与方法研究

论文摘要

管道在工业生产中具有重要的地位,担负着高温、高压、易燃、易爆、有毒等介质的输送任务。一旦发生失效破坏,将会造成严重后果,给国家和人民群众造成重大损失。为了保证管道安全运行,必须对其进行必要的安全评价。所以,本文对压力管道的安全评价的理论和方法进行研究,将具有十分重要的理论意义和经济价值。在管道安全评价技术的研究方面需要做的工作很多,本文只能选取其中的一小部分进行研究。主要研究内容包括以下几个方面:1对目前现有的管道安全评价的理论和方法进行系统的分析和研究,寻求更科学合理的管道安全评价方法,完善管道安全评价的准则。2综合分析高温对材料的影响和氢的腐蚀机理以及氢对材料性能的影响。收集整理了不同等级碳钢的高温力学性能,对氢损伤的类型,氢损伤的机理和氢致材料性能退化进行了一些初步的探讨。3应用有限元的方法计算管道表面裂纹的应力强度因子和J积分。首先利用有限元的方法计算了一批新的管道轴向应力强度因子数据,在此基础上对管道裂纹的应力强度因子进行了系统的总结。其次对J积分的各种计算方法进行了梳理比较,利用ANSYS中的APDL语言进行二次开发编写了计算管道J积分的有限元程序。4由于利用有限元的方法计算管道裂纹的表征参数一方面需要花费非常多的时间,另一方面计算也只能得到一些离散点的数据,所以本文提出应用神经网络的方法来解决这两个问题。建立了人工神经网络的专家系统,通过计算仿真结果表明,该系统十分精确可靠。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 管道安全评价研究概况
• 1.2.1 管道缺陷分类及原因
• 1.2.2 国内外研究概况
• 1.3 研究的目标与内容
• 第二章 含裂纹管道安全评价的理论与方法
• 2.1 塑性极限载荷法
• 2.2 断裂力学方法
• 2.2.1 线弹性断裂力学方法
• 2.2.2 COD 方法
• 2.2.3 J 积分方法
• 2.3 几个常用的评价规范及其对比研究
• 2.3.1 R6 方法
• 2.3.2 PD6493 方法
• 2.3.3 EPRI 方法
• 2.3.4 ASME IWB—3650
• 2.4 含裂纹管道剩余强度评价的方法与步骤
• 2.4.1 评价方法
• 2.4.2 评价的内容与步骤
• 2.5 小结
• 第三章 高温对材料的影响及氢损伤
• 3.1 高温对材料的影响
• 3.1.1 材料在高温下力学性能的特点
• 3.1.2 蠕变的宏观规律及蠕变机制
• 3.1.3 金属高温力学性能指标
• 3.1.4 提高蠕变抗力的途径
• 3.1.5 碳钢的高温力学性能实验数据
• 3.2 氢致开裂机理
• 3.2.1 氢损伤的类型
• 3.2.2 氢损伤机理研究
• 3.3 氢致材料性能退化
• 3.3.1 氢对材料强度的影响
• 3.3.2 氢对弹性模量的影响
• 3.3.3 氢对塑性的影响
• 3.3.4 氢对冲击韧性的影响
• 第四章 管道断裂参量的计算
• 4.1 应力强度因子的计算
• 4.1.1 轴向表面裂纹应力强度因子的有限元计算
• 4.1.2 轴向内表面长裂纹
• 4.1.3 轴向外表面长裂纹
• 4.1.4 应力强度因子总结
• 4.2 J 积分的计算
• 4.2.1 J 积分的定义及其物理意义
• 4.2.2 J 积分工程估算法
• 4.2.3 J 积分的有限元计算
• 第五章 人工神经网络的专家系统
• 5.1 人工神经网络概述
• 5.1.1 人工神经网络的定义
• 5.1.2 人工神经网络的产生、发展、应用
• 5.1.3 人工神经网络的特点
• 5.1.4 神经网络的数据处理优势
• 5.1.5 常见的人工神经网络模型
• 5.2 RBF 网络
• 5.2.1 BP 算法
• 5.2.2 RBF 网络结构
• 5.2.3 MATLAB 神经网络工具箱
• 5.3 模型建立及仿真结果比较
• 5.3.1 输入参数的确定
• 5.3.2 散布常数和神经元数目的确定
• 5.3.3 仿真结果比较
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢