石油是工業(yè)和生活的重要原料，我們身邊日常使用的無數(shù)生活用品都是石油生產(chǎn)出來的。除了到汽車、飛機(jī)、輪船等交通工具所使用的燃油，在我們的日常生活中也到處可見。

    比如，五顏六色的塑料制品，鋪路用的瀝青，衣服中滌綸、腈綸、錦綸等面料，制鞋合成橡膠，部分藥品，化妝品，洗發(fā)水、沐浴乳等，都用到了石油及其衍生品生產(chǎn)。毫不夸張地說，我們就生活在石油的包圍圈里。

    但是，石油易燃易爆，且易對(duì)環(huán)境造成污染，其管路輸送安全也非常關(guān)鍵。近年來，我國(guó)石油氣管道的建設(shè)發(fā)展迅速，分布廣泛，面臨的風(fēng)險(xiǎn)也越來越高。各種惡劣的工況，比如斷層錯(cuò)動(dòng)、邊坡失穩(wěn)、濕陷性黃土塌陷、凍脹和凍土融沉等，都會(huì)使埋地管道產(chǎn)生較大的位移變形，影響管道的安全運(yùn)行。

    大型輸油管道應(yīng)變變形測(cè)量

    傳統(tǒng)的基于應(yīng)力設(shè)計(jì)管道的方法，主要是保證外載產(chǎn)生的管道應(yīng)力或等效應(yīng)力不高于管材的允許應(yīng)力，但對(duì)于諸如地震、塌陷、滑坡、海底管道鋪設(shè)等位移控制載荷的管道，管道應(yīng)力已超過屈服極限，基于應(yīng)力設(shè)計(jì)方法不再適用，采用應(yīng)變的管道設(shè)計(jì)方法更為合理。

    某技術(shù)研究院擬采用新拓三維的XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量分析系統(tǒng)，通過壓縮變形實(shí)驗(yàn)研究大型石油管受力壓縮所產(chǎn)生的應(yīng)變變形，從而達(dá)到分析石油管工程材料力學(xué)性能的目的。

    在本次實(shí)驗(yàn)中，先將體型龐大的石油管架置于試驗(yàn)機(jī)內(nèi)，由壓頭施壓，觀察管道內(nèi)腔表面受力變形，針對(duì)內(nèi)腔表面進(jìn)行打磨，噴斑，將測(cè)頭和光源固定于管材內(nèi)腔，如圖所示：

    將管材連帶測(cè)頭吊置于壓頭下，以便于在實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)試驗(yàn)管道進(jìn)行復(fù)合大變形實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)內(nèi)腔表面應(yīng)變變形情況進(jìn)行全過程測(cè)量。

    當(dāng)試驗(yàn)機(jī)開始工作時(shí)，XTDIC系統(tǒng)同步采集，直至加載結(jié)束，并完成圖片采集，通過XTDIC系統(tǒng)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可分析石油管道的位移場(chǎng)以及應(yīng)變場(chǎng)數(shù)據(jù)。

    本實(shí)驗(yàn)通過模擬石油輸送管在服役過程中的載荷情況，在實(shí)驗(yàn)過程中，采用新拓三維的XTDIC系統(tǒng)及分析軟件，進(jìn)行圖片采集，實(shí)時(shí)計(jì)算全場(chǎng)位移、應(yīng)變等數(shù)據(jù)，并以圖表、曲線等形式輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

    本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了管材試件的全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與有限元分析結(jié)果基本一致，為輸油管道的基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)提供了重要的技術(shù)參數(shù)，有助于進(jìn)一步提升管件的安全設(shè)計(jì)水平和管線的運(yùn)行安全可靠性。