徐呈祥， 王 伟

(辽宁石油化工大学 机械工程学院，辽宁 抚顺 113001)



受内压作用的管道表面斜裂纹尖端应力强度因子分析

徐呈祥， 王 伟

(辽宁石油化工大学 机械工程学院，辽宁 抚顺 113001)

裂纹是压力管道最危险的一种缺陷，是导致压力管道各种事故的主要原因。因此，依据断裂力学的相关概念，运用ANSYS有限元软件，建立了受内压作用的压力管道及其表面具有不同周向夹角的斜裂纹的三维模型，并对裂纹尖端的应力强度因子进行有限元计算及分析，得出了裂纹的应力强度因子随裂纹角度的变化而变化的规律。定量分析了裂纹尖端应力场的强弱，为压力管道表面斜裂纹的研究提供了一定的数据支持。

压力管道； 斜裂纹； 有限元； 应力强度因子

压力管道是一种管状设备，主要应用于输送气体或液体，因此会承受一定的压力。在化工生产中，管道的承载能力因生产的连续性而下降，最终导致压力管道开裂，严重时甚至会突然破裂或爆炸[1-2]。裂纹是压力管道最危险的一种缺陷，是导致压力管道发生各种事故的主要原因[3-5]。从诸多研究[6-12]中可以看出，对压力管道缺陷的研究多集中在求解其具有代表性的断裂参量——应力强度因子[13-14]。目前，对于不同形式裂纹应力强度因子的研究都有所开展，但对表面斜裂纹进行的研究并不是特别多，这是本次研究需要分析的一个重点问题。

1 相关参数及裂纹模型的建立

在模拟过程中，设定管道模型的几何参数：管道外径为200 mm，管道内径为180 mm，管道长度为1 000 mm。……