管线力学

　　丛书序
　　前言
　　第1章  管道失效判据
　　1.1  管道的应力-应变曲线
　　1.2  基于应力的失效判据
　　1.3  基于应变的失效判据
　　参考文献
　　第2章  含体积型缺陷管道的剩余强度评价
　　2.1  失效压力
　　2.2  评价标准及方法
　　2.2.1  ASME B31G标准
　　2.2.2  DNV RP-F101标准
　　2.2.3  PCORRC方法
　　2.3  有限元分析
　　2.3.1  有限元建模
　　2.3.2  计算实例
　　2.3.3  拟合公式
　　2.4  评价方法的验证
　　2.5  组合型缺陷的评价
　　参考文献
　　第3章  含裂纹管道的断裂评定
　　3.1  应力强度因子
　　3.2  裂纹尖端张开位移
　　3.3  J积分及其全塑性解
　　3.4  失效评定图方法
　　3.5  J积分计算的有限元方法
　　3.5.1  裂尖奇异单元
　　3.5.2  线弹簧单元
　　3.6  失效评定曲线的验证
　　3.7  失效评定曲线的影响因素
　　参考文献
　　第4章  基于可靠性的管道安全评价方法
　　4.1  极限状态与失效概率
　　4.2  含体积型缺陷管道的失效概率
　　4.2.1  极限状态方程
　　4.2.2  失效概率的求解方法
　　4.2.3  腐蚀管道失效概率的影响因素分析
　　4.3  分项安全系数法
　　4.4  腐蚀管道的剩余寿命预测
　　4.5  含面积型缺陷管道的失效概率
　　4.5.1  基于断裂判据的极限状态方程
　　4.5.2  Mome-Carlo模拟法
　　4.5.3  断裂失效概率的影响因素分析
　　4.6  基于失效评定图的失效概率分析
　　参考文献
　　第5章  管道的疲劳寿命预测
　　5.1  管道运行压力的循环计数
　　5.2  管道疲劳裂纹扩展速率
　　5.3  含裂纹管道的剩余寿命预测
　　5.4  管道低周疲劳寿命预测
　　5.4.1  Manson-Coffin公式
　　5.4.2  管道钢低周疲劳性能测试
　　5.4.3  管道的疲劳累积损伤
　　5.5  管材的S-N曲线
　　参考文献
　　第6章  凹陷管道的评价
　　6.1  凹陷形成的有限元模拟
　　6.2  外载与凹陷深度的关系
　　6.3  凹陷回弹
　　6.4  基于应变的凹陷评估
　　6.4.1  凹陷应变计算
　　6.4.2  凹陷轮廓曲线插值
　　6.4.3  凹陷的计算长度
　　6.5  含划伤凹陷的评估
　　6.6  凹陷的疲劳
　　参考文献
　　第7章  管道焊接修复结构的安全评价
　　7.1  管道修复结构的全尺寸实验
　　7.1.1  试验方法
　　7.1.2  爆破情况
　　7.1.3  应变测量
　　7.1.4  极限载荷
　　7.1.5  分析与讨论
　　7.2  管道修复结构的有限元分析
　　7.2.1  接管修复结构的计算与分析
　　7.2.2  补板修复结构的计算与分析
　　7.2.3  多接管修复结构的计算与分析
　　7.3  管道焊接结构的残余应力测试
　　参考文献
　　第8章  输气管道的裂纹动态扩展及止裂
　　8.1  管道止裂判据
　　8.1.1  能量判据
　　8.1.2  速度判据
　　8.2  管道止裂韧性测试
　　8.2.1  夏比冲击功
　　8.2.2  落锤吸收能量
　　8.2.3  裂纹尖端张开角
　　8.3  管道止裂设计
　　8.3.1  动态脆性断裂的止裂设计
　　8.3.2  动态延性断裂的止裂设计
　　8.4  富气输送管道的减压行为
　　8.5  CTOA作为止裂判据的研究
　　8.6  管道裂纹动态扩展的有限元模拟
　　8.6.1  气体压力模式
　　8.6.2  节点力释放技术
　　8.6.3  裂纹驱动力计算
　　参考文献
　　第9章  采空沉陷区管道的应力分析
　　9.1  采空沉陷及其对管道的作用
　　9.1.1  地表连续性移动
　　9.1.2  地表非连续破坏
　　9.2  采空沉陷预测
　　9.3  管一土相互作用模型
　　9.4  有限元分析方法
　　9.5  解析分析方法
　　9.5.1  柔性判据
　　9.5.2  计算方法
　　9.5.3  算例分析
　　9.6  简化评估方法
　　参考文献
　　第10章  占压管道的应力分析
　　10.1  占压载荷
　　10.1.1  管顶土压力
　　10.1.2  附加载荷
　　10.2  占压管道的截面变形
　　10.2.1  Spangler-Iowa方法
　　10.2.2  有内压埋地管道的截面变形
　　10.3  占压管道的有限元模型
　　10.3.1  土体本构模型
　　10.3.2  非线性接触
　　10.3.3  有限元模型
　　参考文献
　　第11章  冻土区管道的应力分析
　　11.1  管道周围冻土温度场分析
　　11.1.1  控制微分方程
　　11.1.2  相变问题的处理
　　11.1.3  计算模型
　　11.2  差异性冻胀下管道的应力分析
　　11.2.1  冻胀量的计算
　　11.2.2  蠕变量的计算
　　11.2.3  管土系统有限元模型
　　11.3  地基融沉时管道的应力分析
　　参考文献
　　第12章  地震波动下的管道随机振动分析
　　12.1  管道振动的基本方程及其特征解
　　12.1.1  轴向振动
　　12.1.2  横向振动
　　12.2  地震地面随机运动
　　12.2.1  地震动平稳自功率谱
　　12.2.2  非平稳地震随机过程
　　12.2.3  地震动的空间相关性
　　12.3  埋地管道的平稳随机振动
　　12.3.1  轴向振动
　　12.3.2  横向振动
　　12.4  埋地管道的非平稳随机振动
　　12.5  参数随机变化的振动分析
　　参考文献
　　第13章  海底管道的若千力学问题
　　13.1  铺管船法铺管时的应力分析
　　13.2  挖沟铺设时管道的应力分析
　　13.3  海底管道的上浮屈曲
　　13.4  海底管道起吊时最佳吊点位置的选择
　　参考文献

　　帅健，中国石油大学（北京）教授，博士生导师。国家质量监督检验检疫总局特种设备安全技术委员会委员，中国能源学会理事，中国腐蚀与防护学会理事、氢脆与应力腐蚀专业委员会委员，中国力学学会MTS材料试验专业委员会委员。 
　　分别于1982年、1987年和2000年获武汉化工学院化工机械专业学士学位、中国石油大学石油机械专业硕士学位和油气储运工程专业博士学位。 
　　长期从事工程力学和油气储运安全的教学和科研工作，先后开设了管道与储罐强度设计、管道完整性管理、弹塑性力学等8门课程。“交变动载荷作用对在役输油管道的影响研究”等5项研究获省部级科技进步奖，主编教材《管道与储罐强度设计》，出版专著《管线力学》和《国内外压力管道完整性检测评价标准法规比较研究手册》，发表论文120余篇。 
　　主持国家科技支撑计划、中石油和中石化科技开发等20余项高层次项目的研究工作，在油气管道和储罐强度、失效分析和安全评价等方面取得了较好的理论创新和应用效果，部分研究成果处于国际先进或国内领先水平。

　　《管线力学》为管道失效判据、含缺陷（体积型缺陷、面积型缺陷、几何凹陷）管道和管道修复结构的剩余强度评价和剩余寿命评价、输气管道的止裂控制、灾害地质条件（采空沉陷、占压、冻土、地震波等）作用下管道的应力与应变分析以及海底管道的若干力学问题，其中包括基于可靠性的评价方法，内容涵盖了油气输送管线工程设计和安全评价中的主要力学理论与方法。
　　《管线力学》可供油气储运工程专业及其相关领域的技术人员、研究人员、大专院校的教师、研究生和高年级大学生参考。