冲击载荷作用下高能管道塑性大变形的最大挠度预测方法

来源：核动力工程杂志2025年第1期北京时间：

作者：顾睿杰, 董成武, 何建, 孙晓丹, 姚迪

单位：1.哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，哈尔滨，150001；2.中国核动力研究设计院，成都， 610213；

摘要：高能管道在冲击载荷的作用下，结构会发生大挠度变形。为了预测高能管道的最大变形挠度，本文基于膜力因子法（MFM）推导了适用于该结构的膜力因子，建立了相较于传统方法更便捷的跨中挠度计算方法，并与数值模拟结果和试验结果进行了对比，验证了其准确性。研究结果表明：MFM对管道结构挠度预测有较高的准确度；跨中挠度的大小由变量因子控制，跨中挠度随着冲击荷载与管道长度的增加而增加，随着塑性极限弯矩的增加而减小。由于MFM未考虑截面塌陷所耗散的能量，所以对于椭圆化程度较高的管道，挠度预测结果与实际情况相比偏大，但是由于管道内部高能流体的支承，管道的塌陷效应不明显，因此该方法可用于对高能管道大挠度变形进行预测。针对塌陷程度较高的管道，结合塌陷模型对MFM预测结果进行了修正，大大提高了预测方法的准确性。

关键词：膜力因子法（MFM）, 跨中挠度, 塌陷模型, 高能管道；塑性大变形

基金资助：国家自然科学基金项目（52278297）