《表4 考虑/不考虑应力集中效应情形下2英寸(5.08 cm) 6层增强层钢带管爆破压力与试验值对比》

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《考虑应力集中效应下钢带缠绕增强复合管爆破性能分析》

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由图10可看出，爆破后管道中钢带断裂方向垂直于钢带缠绕方向，各增强层的扭矩不均使管道沿轴向扭转一定角度，从而导致外层HDPE的撕裂方向为斜切口。爆破点靠近接头位置，说明存在应力集中现象，接头的存在影响了管道的爆破压力。承受内压载荷的钢带增强层撕裂方向垂直于缠绕方向，外层HDPE亦被撕开，破口为基本垂直于管道轴向方向的斜切口。文献[19-20]中研究了超高压管式反应器端部结构的应力场分布，指出对于采用过盈配合的端部结构，其边缘存在较高的局部轴向拉应力。本文分析实例中扣压式接头通过外扣内挤的方式与管壁形成固定连接，其端部结构类似过盈配合。同时，由于管道中钢带的螺旋缠绕特性，受内压的管道具有强烈的轴向扭转趋势。在较高的局部轴向拉应力和轴向扭转趋势综合作用下，外层HDPE产生基本垂直于管道轴向方向的斜切口。分别采用经典弹性解法和考虑了应力集中效应的解法计算得到的管道爆破压力对比见表4。可以看出，对于受内压载荷的2英寸（5.08 cm） 6层增强层钢带管，当爆破点在靠近接头部位时，采用不考虑应力集中的理论方法计算得到的爆破压力为78.46 MPa，比试验值70.56 MPa大11.2%；采用考虑应力集中效应解法得到的爆破压力为65.62 MPa，比试验值小7.0%。管道爆破时，不受应力集中效应影响区域的增强层上环向应力为501.18 MPa，则应力集中系数为: