【技术实现步骤摘要】
一种计算内爆炸下金属管道前后向裂纹渐进扩展长度的方法
本专利技术属于管道爆炸领域，具体涉及一种计算内爆炸下金属管道前后向裂纹渐进扩展长度的方法。
技术介绍
管道被广泛应用于化工、核电、储输等领域，内部往往输送可燃易爆的危险液体或气体。对于可燃气体管道，由于操作失误或其他纰漏，内部可能混入空气或氧气，进而导致管道爆炸事故。从微秒时间尺度来看，内爆炸作用下管道的裂纹扩展是渐进式或阶梯式的，每个周期内裂纹渐进扩展的长度简称为裂纹渐进扩展长度。对于某些韧性较好金属制造的一定壁厚的管道，裂纹渐进扩展距离可通过测量其裂纹断面上的痕迹得到；对于壁厚较薄、韧性较差材料制造的管道，无法通过实验手段获取裂纹渐进扩展长度。当然，裂纹渐进扩展距离可通过构建内爆炸下管道裂纹扩展数值分析模型仿真得到，但该类数值模型需要考虑材料的渐进损伤与演化，以及爆炸冲击波与管道间的流固耦合效应，模型复杂，构建难度高，对建模人员的知识、技能要求也较高。目前内爆炸下管道裂纹渐进动态扩展的机制尚不明确，导致目前尚无计算管道裂纹渐进扩展长度的理论公式或方法。...
【技术保护点】
1.一种计算内爆炸下金属管道前后向裂纹渐进扩展长度的方法，所述的前向裂纹为裂纹扩展方向与内爆炸载荷方向一致的裂纹，所述的后向裂纹为裂纹扩展方向与内爆炸载荷方向相反的裂纹，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：/nS1：计算管道的固有振动频率f
【技术特征摘要】
1.一种计算内爆炸下金属管道前后向裂纹渐进扩展长度的方法，所述的前向裂纹为裂纹扩展方向与内爆炸载荷方向一致的裂纹，所述的后向裂纹为裂纹扩展方向与内爆炸载荷方向相反的裂纹，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
S1：计算管道的固有振动频率f0；
S2：确定管道内爆炸载荷轴向运动速率D0；
S3：通过下式分别计算出管道前向裂纹、后向裂纹的平均渐进扩展长度
其中，δ为裂纹路径材料沿轴向的断后伸长率，f0为管道固有振动频率，为裂纹的平均扩展速度，对于前向裂纹取正值，后向裂纹取负值。
2.根据权利要求1所述的计算内爆炸下金属管道前后向裂纹渐进扩展长度的方法，其特征在于，当金属管道为两端固定的管道时，其固有振动频率f0的计算公式如下：
式中，R为管道中径，E为管道材料弹性模量，ρ为管道材料密度，ν为管道材料泊松比。
3.根据权利要求1所述的计算内爆炸下金属管道前后向裂纹渐进扩展长度的方法，其特征在于，当管道内爆炸由可燃混合气体爆轰造成时，爆炸载荷轴向运动速率D0等于混合气体爆轰速度，可根据CJ爆轰理论由以下计算公式得到：
式中，Q为单位质量混合气体发生化学反应释放的热量，γ为爆轰产物气体的多方指数。
4.根据权利要求1所述的计算内爆炸下金属管道前后向裂纹渐进扩展长度的方法，其特征在于，当管道内...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜洋，胡炜，郑力博，王超杰，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
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