[發明專利]一種含有環向埋藏裂紋V型坡口焊縫海底冶金復合管GUI插件自動建模方法

在審

• 申請號: 201910344001.0
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN111859601A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 徐連勇;趙曉鑫;荊洪陽;韓永典;呂小青;趙雷
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎;李薇

本發明公開了一種含有環向埋藏裂紋V型坡口焊縫海底冶金復合管GUI插件自動建模方法，本發明基于海底冶金復合管管道形狀參數、焊縫坡口參數和埋藏裂紋幾何形狀參數基于GUI插件設計建立一套自動化快速建模計算方法，從而實現含有環向埋藏裂紋V型坡口焊縫海底冶金復合管的準確工程臨界評估。

技術領域

本發明涉及工程技術領域，特別是涉及一種含有環向埋藏裂紋V型坡口焊縫海底冶金復合管GUI插件自動建模方法。

背景技術

隨著陸地石化資源的不斷消耗，開采量日益減少。深海油氣開采成為接替陸上開采的重要途徑。然而由于深海環境的復雜性，開采十分艱難。目前常用冶金復合管作為海底油氣輸送的載體。對于幾千米深海的油氣開采，常常需要長達數千米的管線。通過環縫焊接的方式將數米長的復合管逐根連接并送入深海鋪設。卷管鋪設法作為一種較優鋪管方式，可以實現陸上焊接，然后離岸鋪設。在卷管和鋪管過程中，管道會受到1％-3％的塑性應變。在焊接過程中不可避免的會產生未熔合、未焊透、裂紋等危害性缺陷。這些缺陷有些經過無損檢測后會漏檢。或者即使發現缺陷，由于返修成本過高也難以補救。因此只有通過工程臨界評估手段，才能確定該缺陷是否會影響整個管道失效，從而保障整個海底管道服役過程的安全性和經濟性。

目前，常見的工程臨界評估方法多適用于管道環向表面裂紋評估，對于環向埋藏裂紋的評估，DNV-RP-F108給出了簡化方法，可以將埋藏裂紋有條件的等效為表面裂紋進行評估。然而，有學者研究表明，這種簡單的等效方法會得到過于保守的結果。目前，對于環向埋藏裂紋的工程臨界評估，相對于簡化的解析方法，有限元法仍舊更為準確。相對于全尺寸實驗，有限元法更為經濟，并且計算結果相對于解析法更可靠。有限元法的缺點是建模復雜，周期較長，因此影響評估進度。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種含有環向埋藏裂紋V型坡口焊縫海底冶金復合管GUI插件自動建模方法，本發明基于商用有限元軟件Abaqus結合Python語言建立通用GUI插件，從而實現含有環向埋藏裂紋V型坡口冶金復合管的高速自動化建模過程。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種含有環向埋藏裂紋V型坡口焊縫海底冶金復合管GUI插件自動建模方法，包括以下步驟：

步驟1，基于有限元軟件Abaqus建立GUI插件，所述GUI插件包括模型名稱、材料、管道幾何參數、焊縫幾何參數和裂紋幾何參數；

步驟2，收集如下表1所示的各參量并輸入GUI插件中；

表2參量單位及含義

步驟3，點擊OK鍵，模型將自動建立并計算輸出裂紋擴展驅動力的值。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.本發明基于海底冶金復合管管道形狀參數、焊縫坡口參數和埋藏裂紋幾何形狀參數基于GUI插件設計建立一套自動化快速建模計算方法，從而實現了含有環向埋藏裂紋V型坡口焊縫海底冶金復合管的準確工程臨界評估。

2.對于工程臨界評估而言，有限元分析主要的劣勢是建模過程復雜，耗時較長。對于含有環向埋藏裂紋的冶金復合管通過手動方式建模通常每個模型大概需要1個小時左右，通過本發明的軟件插件自動建模每個模型只需要9秒左右，速度加快了2個數量級，同時不需要使用人員有過高的有限元專業知識。這大大提高了海底管道工程臨界評估的速度，也降低了評估人員的技術門檻。

附圖說明

圖1所示為GUI插件的構造分解圖。

圖2是模型名稱部分界面圖。

圖3是材料部分界面圖。

圖4是材料部分基材金屬輸入界面圖。