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荷载条件对高强钢管道局部屈曲特性影响分析

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侧向弯曲和轴向压缩是引发埋地油气管道轴向屈曲发生的两种典型载荷条件。本文比较了两种载荷条件下管道的屈曲响应特点。通过有限元结果发现，轴向压缩载荷作用下管道屈曲时其轴向应变总是比弯曲载荷作用下屈曲时轴向应变小。因此若是使用弯曲试验得到的管道临界屈曲应变值作为失效准则判定轴压作用下管道屈曲的临界行为是不保守。分析内压载荷对屈曲的影响得到，随着内压增加，轴压模型临界屈曲应变有随之增加的趋势，而弯矩模型有先降低后增加的趋势。将不同内压下的临界屈曲应变与CSA Z662-2011、GB/T 50470-2017等标准极限压缩应变进行了对比，表明CSA中Z662的结果非常保守，GB/T 50470与弯曲模型结果吻合度较高，但对轴压模型结果偏保守。因此在管道基于应变设计中需要综合考虑管道的几何特征与载荷特征来确定管道的临界应变，以往忽略载荷特征的做法存在不合理性。