[發明專利]基于概率分布的油氣管道管材應力應變曲線方程擬合方法

有效

• 申請號: 201710397860.7
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107194098B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 劉玉卿;張振永;余志峰;佟雷;李朝;趙子峰;劉紹興;張智禹;武玉梁
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油管道局工程有限公司;中國石油天然氣管道工程有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠;胡玉章

本發明涉及一種基于概率分布的油氣管道管材應力應變曲線方程擬合方法，包括：分別確定油氣管道管材屈服強度和抗拉強度的概率密度函數和分布函數，并計算管材屈服強度和抗拉強度，計算管材的屈強比λ、應力硬化指數n和屈服偏移量α，擬合管材的應力應變曲線Ramberg?Osgood方程。本發明實施簡單，能得到滿足預期合格率要求的油氣管道管材應力應變曲線Ramberg?Osgood方程，且方程表達式簡單易用，易被廣大油氣管道運行管理人員和設計人員掌握，可廣泛應用于油氣管道管材性能、結構設計和強度評價領域。

技術領域

本發明涉及一種基于概率分布的油氣管道管材應力應變曲線方程擬合方法，具體涉及一種基于概率分布的油氣管道管材應力應變曲線Ramberg-Osgood方程擬合方法，屬于油氣管道材料性能、結構設計和強度評價領域。

背景技術

油氣管道在運輸、建設、運行和維護過程中，外界條件的復雜多變，難免發生彎曲、變形、破裂等管體變形或損傷。例如，穿越活動斷層、坡體、采空區、軟土等可能發生地表位移地段的管道，在地表位移的情況下，管道也會隨之發生彎曲變形。管道發生變形或損傷之后，往往還具有一定的安全裕度，通過剩余強度評價后可以繼續使用。為了確定管道變形及損傷后的安全裕度，通常需要對管道進行評價，而管材的應力應變曲線是管道評價時最常用到的基本性能參數。

通常情況下，規范中建議根據實驗確定管材的應力應變曲線。這種方法可操作性較差：一則為了保持計算管段的完整性，不可能在計算管段上切取試樣測量計算管段管材的應力應變曲線；二則即使可以切取試樣進行測量，由于管材性能的不均勻性，局部管材的應力應變曲線也不能代表管道整體的應力應變曲線；三則難以根據實測的應力應變曲線得到簡單易用的數學表達式。管材性能的誤差，使得管道剩余強度的評價結果與實際情況產生較大差別，難以得到具有一致可靠性的評價結果；數學表達式難以擬合，給工程應用帶來諸多不便。

如何得到油氣管道管材具有一致可靠性且簡單易用的應力應變曲線方程，進而對管道進行評價，是油氣管道材料性能、結構設計和強度評價領域亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決油氣管道管材性能、結構設計和強度評價領域存在的管材性能取值問題，本發明的目的在于提供一種基于概率分布的油氣管道管材應力應變曲線方程擬合方法，包括基于概率分布的管材屈服強度、抗拉強度取值方法，以及應力應變曲線Ramberg-Osgood方程擬合方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于概率分布的油氣管道管材應力應變曲線方程擬合方法，包括以下步驟：

步驟1，根據油氣管道計算管段同批次或相同鋼級管材屈服強度的分布類型，確定管材屈服強度的概率密度函數f₁(t)和分布函數F₁(σ_y)；

確定管材屈服強度的預期合格率θ₁，并根據下式計算預期合格率θ₁下對應的管材屈服強度σ_y：

步驟2，根據油氣管道計算管段同批次或相同鋼級管材抗拉強度的分布類型，確定管材抗拉強度的概率密度函數f₂(t)和分布函數F₂(σ_u)；

確定管材抗拉強度的預期合格率θ₂，并根據下式計算預期合格率θ₂下對應的管材抗拉強度σ_u：

步驟3，根據上述管材屈服強度σ_y和管材抗拉強度σ_u計算管材的屈強比λ：

步驟4，根據管材的屈強比λ計算管材的應力硬化指數n：