基于土弹簧模型的埋地输油管道地震响应数值模拟

输油管道是军队后方油库的重要设施设备,为深入研究埋地输油管道在地震作用下的响应规律,利用 Abaqus 有限元软件建立了土弹簧分析模型,采用正交试验的思路,选取军队后方油库几种常见规格的管道进行地震载荷作用下的数值模拟计算,研究了管径、壁厚、内压等因素对管道von Mises 应力峰值的影响。结果表明,不同规格的管道在地震作用下的 von Mises 应力变化规律基本一致,固定端处管道的 von Mises 应力最大;管径增大,管道的 von Mises 应力峰值变化很小;增加壁厚,管道的 von Mises 应力峰值显著降低;内压增大,管道的 von Mises 应力峰值将会变大。研究结果对管道的抗震设计具有一定指导意义。     

非均匀冻胀对埋地管道结构安全性的影响

为及时了解冻土区管道运营期间结构受力性状的变化,利用弹性地基梁理论得出了埋地管道在土体不均匀冻胀情况下的解答。应用有限元软件ADINA建立了三维模型,并且对埋地管道进行了热力耦合分析。通过计算冻融循环后管道的冻胀力,得出了温度、管道埋深、过渡段长度对管道应力应变的影响,确定了管道受力最大的位置。     

钢质管道坍塌状态下静动荷载失效长度数值分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了埋地管道有限元数值分析模型.对管道坍塌问题进行了静力分析,得到了不同坍塌长度下的管道应力情况和管道的失效长度.通过输入地震渡,对不同地震烈度下的地震响应进行了有限元数值仿真计算,得到了在不同地震动荷载作用下管道的应力情况和失效长度,为管道的抗震设计提供理论依据.     

轴承钢硬态切削表面残余应力的研究

为了揭示轴承钢硬态切削中切削用量对工件已加工表面残余应力的影响规律,运用金属切削软件AdvantEdge在不同切削用量条件下进行了热力耦合切削仿真。结果表明:硬态切削后工件已加工表面出现残余压应力,随着深度的增加残余压应力值减小并逐渐转变为拉应力;切削速度和进给量对残余压应力影响较大,残余压应力最大值随着切削速度的增加呈先减小后增加的趋势,但作用深度变化较小,进给量增加时残余压应力最大值和作用深度均增加;背吃刀量增加时残余压应力最大值和作用深度变化幅度很小。研究结果可为残余应力控制和工艺参数优化提供理论指导。     

埋地管道在地震波作用下的抗震研究

埋地管道在土体中,四周被土体包围.地震时,由于管道与沙土等介质的相互作用而引起管道运动,在管道中产生地震应力.本文针对地震波作用下埋地管道的运动特点,建立土壤和埋地管道的相互作用模型.应用ANSYS有限元软件对埋地管道进行模拟试验,得出在地震作用下,埋地管道的位移随地震波的响应情况.同时,提出了埋地管道的简化力学法,为今后的研究提供帮助.     

高压异径管应力-冲蚀耦合损伤特性及结构优化

冲蚀损伤是管道失效的主要原因,通过数值模拟研究了高压异径管的应力-冲蚀耦合损伤演化特性。将自定义应力-冲蚀模型嵌入COMSOL Multiphysics,分析了流速、出口压力、质量流率、粒径、上游段长度等参数对内高压异径管冲蚀损伤演化的影响,并对异径管过渡段进行优化设计,提出了最佳几何构型。研究表明：在应力-冲蚀耦合下,上游段长度未达到临界长度前,最大冲蚀速率随着上游段长度的增大而增大,且冲蚀热点会不断下移。一旦上游段长度达到临界值,冲蚀形貌便会趋于稳定。管内应力的增加会引起管壁冲蚀加剧,且随着应力不断接近管道屈服应力,应力加速效应会更加显著,而流速、颗粒粒径、颗粒浓度是影响应力-冲蚀的主要因素。此外,冲蚀率随着过渡段倾角θ的减小而减小,不同流速下过渡段倾角的最佳取值存在差异。综合考虑成本及结构安全性,笔者认为θ=10°～15°为异径管的最佳构型。     

长输管道竖向弹性敷设组合变形研究

文中提供了埋地管道弹性敷设自重作用下的变形和自重与内压共同作用下的变形及受力情况,并利用有限元软件ANSYS分析管道爬坡的垂直敷设分析自重与内压组合受力的变形及其应力,为管道弹性敷设提供参考。     

水中管道悬跨节段涡激力下的动力响应分析

海流流经水中管道悬跨节段而形成涡激振动,涡激振动是趋向于增加悬浮管道应力数值、引起管道失稳、决定管道使用寿命的主要因素。将水中悬跨管段简化为简支梁并建立计算模型,在考虑流固耦合作用的基础上建立动力响应方程;利用ANSYS软件模拟水中管道的悬跨节段,分析不同模态阶数、悬跨长度和管道置水深度对管道动力响应的影响。结果表明,第一阶模态对振动位移的影响较大;管道的振动位移随着悬跨节段长度的增加而逐渐增大,随着管道置入水深的增加而逐渐减小。研究结果为水中管道的安全监测和悬跨节段的设计提供科学理论依据。     

基于断裂力学的射孔套管孔边开裂行为分析

针对内压作用下的射孔套管的孔边开裂行为,应用断裂力学分别对线弹性条件和弹塑性条件下的孔边开裂进行分析,给出线弹性条件下圆柱壳体孔边裂纹应力强度因子和临界开裂内压公式,以及弹塑性条件下含孔边裂纹管道的临界开裂内压公式;通过MATLAB对两种条件下的力学模型进行解析,首先从线弹性条件下内压、裂纹长度以及孔径对应力强度因子的影响展开分析;然后从弹塑性条件下孔径和裂纹长度对临界开裂内压的影响进行分析;最后对小范围屈服情况下的两种断裂判据的套管临界开裂内压进行了对比。     

某项目主泵轴封水管线固定点设计优化

核级管道的应力分析是为了保证管道以及与其相连的设备、支架的安全。某研发项目管道需要考虑破管载荷,增加破管载荷后管道支架需要承受较大载荷,尤其是固定点,由于土建已经固化施工,埋板的边界条件差,导致埋板应力及混凝土应力不通过,通过调整固定点的位置来改善边界条件,然后再改变埋板形式,最终埋板应力比0.63,混凝土应力比0.67。使用Pipestress软件对轴封水管线进行静力学和动力学分析。经过分析,管线在承受自重、压力、热膨胀、地震、破管载荷的作用下,满足RCC-M规范应力评定准则和可运行要求。     

含不同尺寸裂纹管道极限内压的有限元模拟及计算公式修正

建立了含热影响区裂纹X80焊接管道模型,模拟了残余应力分布并进行了验证;采用有限元方法模拟得到有、无焊接残余应力以及不同裂纹尺寸下焊接管道的极限内压,并与ASME B31G标准、DNV RP-F101标准和PCORRC方法计算得到的进行对比;结合PCORRC方法和有限元模拟结果修正了极限内压计算公式。结果表明:无论是否存在焊接残余应力,焊接管道的极限内压均随裂纹深度或长度的增大而降低,且焊接残余应力对极限内压的影响随裂纹长度的增大而减小;3种方法计算得到的极限内压均随裂纹深度的增大而降低,但裂纹越深,计算结果与模拟结果的误差越大;采用修正公式计算得到含表面裂纹管道和含热影响区裂纹焊接管道的极限内压和模拟结果的相对误差分别在8%,7%以内,说明此极限内压计算公式具有一定的工程适用性。     

载荷作用下管道漏磁内检测信号定量化研究

管道漏磁内检测技术是国际公认的长输油气管道安全维护的最有效方法。为解决载荷作用下长输油气管道漏磁内检测信号定量化问题,本文基于J-A理论建立了改进的三维磁荷数学模型,分析了管道缺陷在内压作用下的磁力学效应对漏磁信号的影响规律,研究了外部载荷作用下缺陷尺寸对漏磁信号影响规律,并通过系统的实验验证了理论模型的正确性。研究结果表明：管道内压增加,材料磁化强度减小,漏磁信号径向分量和轴向分量呈指数函数下降规律;漏磁信号径向分量峰值和轴向分量极大值随着缺陷深度增加而增加,增长率逐渐降低,特征值分别变化6.5%和14.7%;径向分量峰值增长率随长度增加而逐渐降低,轴向极大值线性减小,特征值分别变化21.0%和36.8%,轴向分量对缺陷深度和长度变化更敏感。     

多段床气化炉高温设备及管道应力分析

利用CAESARⅡ管道应力分析软件对某公司多段分级转化流化床煤气化中试装置核心设备:气化炉、三级旋风分离器、废热锅炉及附属管道进行整体建模与应力分析,比较三种不同管道布置方案的优缺点。按美国ASME B31.3《工艺管道》标准要求及工程实践经验,考虑管道在内压、自重、温度、地震、风载等载荷作用下管道的受力情况,并通过载荷工况的组合作用,得出各个工况下管道的应力分布,确定各弹簧支座的型号,计算管道对设备管口的管道载荷。     

腐蚀条件下悬空海底管道的受力分析

腐蚀失效是海底管道面临的的主要风险之一。为研究不同腐蚀条件对海底管道强度的影响,通过考虑腐蚀的腐蚀深度、环向角度、轴向长度等各个不同的参数对悬空管道的强度影响,开展了不同腐蚀条件下悬空海底管道的强度评估研究。结果表明:管道的最大等效应力随着腐蚀深度基本成线性变化;悬空管道腐蚀区域上的最大等效应力是随着腐蚀环向角度的增大而减小,在环向角度较小时,最大等效应力随着环向角度的增加减小得较快;在腐蚀长度较小时悬空管道腐蚀区最大的等效应力也较小,但在腐蚀长度到一定的大小之后,腐蚀区的应力大小有一定的起伏,但总体上腐蚀长度对于悬空管道腐蚀区的最大等效应力的影响不大。     

埋地管道近场外爆载荷计算与管道响应研究

以埋地管道为研究对象,建立了管道、内部流体与土体三维有限元模型,对埋地管道外爆载荷及管道响应进行了计算,得到管道、管道内流体、管土间耦合方式对爆炸冲击波及管道响应的影响情况。计算结果表明,由于管道结构对爆炸冲击波的反射作用,使得管道表面的爆炸压力增大;管土间采用罚函数耦合方式要比完全耦合方式下的外爆峰值压力减小80%以上,而管道受到的最大应力峰值减小70%以上;由于管道内流体对爆炸压力的缓冲作用,使得管道表面承受的外爆载荷降低,管道应力峰值降低10%左右,管土间采用完全耦合方式下管道最大应力发生在管道迎爆面正对爆心一侧,管土间采用罚函数耦合方式下管道最大应力发生在管道上下侧面。     

太原市集中供热工程管道直埋敷设的设计

阐述了供热工程管道直埋敷设的管段类型 ,应力状态 ,强度理论 ,无补偿和有补偿的临界温差 ,直管段的过渡段长度和热伸长量的计算方法 ,介绍了太原市集中供热工程管道直埋敷设设计的基本情况 ,说明了热网管道直埋敷设设计是可行的 ,可以加以推广使用     

承压管道磁记忆检测缺陷信号量化数值研究

利用Ansys数值模拟软件,对含埋藏缺陷的承压管道进行磁记忆检测有限元模拟,分析磁记忆信号值在不同缺陷参数、不同应力状态下的变化规律.结果表明,磁记忆信号可以对管道埋藏型裂纹及气孔产生的应力集中进行表征,随着缺陷埋深的减小与内压载荷的增加,磁记忆信号变化幅度增大,法向梯度极值增加.通过法向和切向信号协同分析,可以实现对...     

埋地电缆对金属管道电磁干扰的耦合计算

由于路面上可用的输电走廊资源日趋减少,电能输送渠道逐渐向埋地电缆倾斜。埋地电缆与输油输气管道往往共用走廊,交流电磁场会在管道上产生纵向感应电压。该电压可能损坏金属管道,甚至威胁作业人员的生命安全。为了研究埋地电缆对金属管道电磁干扰的特点,本文建立了埋地电缆与管道耦合模型,讨论了不同因素对感应电压和纵向电流影响规律。仿真结果表明:埋地电缆对金属管道的电磁干扰随着并行间距的增加逐渐减小,最终趋于稳定;随着并行长度的增加,埋地电缆对金属管道的电磁干扰呈现缓慢增大,最终趋于稳定。     

爆炸地震波作用下埋地管道流固耦合动力响应研究

为了探讨埋地管道在爆炸地震波作用下的响应问题,在考虑管内运动流体的情况下,利用数值模拟的方法建立了埋地管道外爆流固耦合模型,并进行了动力响应分析。基于该模型,对比分析了运动流体对管道在爆炸地震波作用下的响应影响,并通过设置不同流体压力、不同流体流速进一步探讨管内流体运动状态对管道响应的影响。结果表明,管内运动流体的存在能有效抵抗爆炸地震波给管道带来的振动效应,选取的充液管道模型应力变化范围比空管缩小了88%,随着流体输送压力的升高,爆炸地震波对管道的振动影响越小;随着流体流速的升高,爆炸地震波对管道的振动影响越大,管道振动越明显。     

埋地铁磁小管道腐蚀力-磁耦合仿真研究

利用ANSYS有限元分析软件,对腐蚀管道模型在受内压及地磁场作用下的力-磁效应进行模拟,得出了管道模型在不同腐蚀间距及不同腐蚀深度下的应力分布和磁信号分布;同时利用管道弱磁检测仪对青海油田所辖管段的埋地小管道进行了检测,通过分析检测到的管道表面磁感应强度分量的梯度值dB_X、dB_Y、dB_Z的波形特征,确定了腐蚀缺陷位置,并将检测分析结果与模拟结果相比较,证明了两者有较好的一致性;结果表明利用管道磁信号的波形特征判断腐蚀缺陷的评价方法具有合理性,能够对埋地管道在非开挖状态下进行早期诊断,为弱磁检测技术提供理论依据。