高速冲击作用下压力管道力学行为的数值研究（英文）

目的:压力管道是海洋石油化工等领域的常用构件,但经常受到泄漏、爆炸和冲击等事件的威胁。本文旨在探讨压力管道在高速冲击作用下的力学响应及失效机理。创新点:1.开发考虑金属大变形和高应变率的非线性模型,通过基于表面的流体腔模型来模拟管道气体和管道的耦合作用,简化计算模型,提高计算效率;2.通过非线性有限元模型,对管道高速冲击响应的影响因素进行研究分析。方法:1.采用Johnson-Cook模型模拟金属的大应变及大应变率;2.采用基于表面的流体腔模拟管道与内部气体的耦合作用;3.与实验结果对比验证模型的准确性;4.分析影响管道抗冲击性能的参数。结论:1.管道壁厚显著影响管道的抗冲击性能;2.在相同冲量下,冲击头与管道的接触面积越小,管道越容易被穿透;3.在管道受到冲击时,管道内压越大,管道抗穿透能力越小;4.在管道未被破坏时,管道内压能够增加管道的弹性,减小管道受冲击后的凹陷深度。