非均匀沉降下沿海天然气埋地管道安全运行分析

埋地天然气管道运行安全受地基非均匀沉降现象影响严重。为确保管道安全运行，通过对沿海地区埋地天然气管道进行应力监测，获取管道在地基非均匀沉降影响下的环向、轴向附加应力，并结合管道工作内压进行管道应力校核。基于ANSYS软件建立埋地天然气管道有限元模型，对比分析应力监测实际值与数值模拟结果，验证了应力监测数据的有效性和有限元模型的可行性。进一步通过有限元数值模拟探究管道内径、壁厚和埋土参数对管道应力的影响。数值模拟结果表明：在管道敷设阶段，通过减小管道内径、适当增加管道壁厚和选择较硬的埋土可以减小地基非均匀沉降对管道的影响。研究成果可为受地基非均匀沉降影响的埋地天然气管道运行安全提供参考。     

埋深对含缺陷埋地管道剩余强度影响分析

埋地管道被重物冲击后,管道的应力将瞬间增大,对管道的安全运行产生极大的危害。本文以重物冲击含缺陷管道为研究对象,利用ANSYS软件建立重物冲击埋地管道的有限元模型,分析重物冲击两种埋深及含不同尺寸类型缺陷的埋地管道,冲击后管道的动力学响应,同时与仅受内压的含缺陷埋地管道剩余强度进行对比,通过分析发现管道的埋深对重物冲击管道的剩余强度影响较大,随着管道埋深的增加,管道的等效应力随之降低,当管道埋深到一定值时,管道埋深对管道的等效应力的影响可以忽略。     

非金属密封垫片应力场的数值模拟

为研究聚四氟乙烯密封垫片的应力分布规律,根据有限元理论,建立了管法兰连接有限元模型。研究了垫片在预紧状态和工作状态下的Von Mises应力和接触应力分布,分析了管道内流体压力、螺栓预紧力和垫片材料弹性模量对其应力值和应力分布的影响。结果发现:垫片在工作状态下的Von Mises应力大于其在预紧状态;流体压力越大,垫片和Von Mises应力越大,但是其有效接触宽度越小;螺栓的预紧力越大,垫片的Von Mises应力和接触应力越大;垫片材料的弹性模量值对垫片接触应力值的影响较小。     

城镇燃气管道带压封堵局部应力分析

城镇燃气管道的安全运行是城镇居民安全用气的保障,针对城镇燃气管道泄漏带压封堵产生的局部应力问题,以补板修复方法为例,利用有限元分析软件ANSYS,分析内压、补板厚度和泄漏孔孔径等因素对孔结构受力的影响规律.结果表明:随着内压的增大,管道的边缘随之发生屈服,管道整体随内压呈正线性相关变化.当补口处的补板长度一定时,该位置处的补板厚度与局部应力成负相关,而与承载极限成正相关.对于开孔边缘,孔径的大小对其应力值影响最大,随着孔径的增大,其应力不断增大,直至屈服;同时孔径的大小对于孔板的交界处以及补板的内侧相对来说影响较小.     

临近冲击载荷的埋地聚乙烯燃气管道有限元分析

运用Abaqus有限元分析软件,构建冲击作用下管土相互作用有限元分析模型,分析聚乙烯管道的应力变化,研究聚乙烯管道的材料模型、土体性能、冲击速度对聚乙烯管应力及变形的影响规律。结果表明,由于冲击作用时间较短,冲击速度对聚乙烯管道没有明显影响;管道覆土的性质及埋深对管道有明显的保护作用;聚乙烯管道的最大应力随着聚乙烯管道内压的增大而增大,近似成线性关系;在冲击载荷作用下,距离冲击区域越近的聚乙烯管道越容易达到强度失效极限;研究结果可以为埋地聚乙烯燃气管道的安全运行及第三方施工活动提供技术支持。     

崩塌落石冲击埋地输气管道数值模拟研究

崩塌是指处在悬崖或高陡斜坡上的岩土体,在重力的长期作用下,发生断裂、倾倒,突然失稳脱离母体,以翻滚、跳跃等形式跌落到坡下的块体运动现象。崩塌后的落石从高处落下冲击到地面,其冲击作用对埋地管道产生很大的影响,严重时将影响管道安全运行。为研究崩塌落石对冲击埋地输气管道的影响,利用LS-DYNA软件对落石冲击埋地输气管道进行数值模拟,根据模拟结果分析了落石冲击力、土体应力以及管体应力和变形情况,得出崩塌落石最大冲击力与速度近似成正比关系,冲击应力在土体中的衰减,其衰减速度比布辛尼克斯法计算的小,土体竖向应力在埋地管道表面将出现应力集中现象,最大有效应力出现在管道顶部。     

基于ABAQUS的埋地管道重车碾压力学分析

为研究在不同工况下重车碾压对埋地管道的影响,结合多体动力学方法和有限元分析技术,通过ABAQUS软件建立管-土力学模型,使用VLOAD子程序实现移动载荷加载,得到管道内压越大、埋深越小、覆土强度越弱、车辆行驶速度越快,管道承受的Mises应力越大;在无任何防护措施下,60t载重车辆通过埋深超过0.8m的输油管道,管道承载力满足相关规范要求;通过在管道上方敷设钢板的方式对管道应力影响不大。     

土体沉降对托架式管道跨越段应力影响的数值分析

为了有效保障油气长输管道的平稳运行,针对工程实际中托架式管道跨越段进行应力分析,重点考察了土体沉降对管道跨越段应力分布的影响,为设置合理的跨越角度提供理论依据。结果表明,埋地水平管段发生沉降时,埋地弯管、架空弯管两处出现应力集中,架空弯管处应力值较埋地弯管处应力值大,减小跨越段斜管角度可有效降低上述两处的应力值。     

弹簧对油封密封性能的影响

利用有限元分析软件,对Ф100×125×12(mm)规格的油封在有、无弹簧两种状态下,安装过盈量(S)和油封腰部厚度(W)对油封Von Mises应力、油封与轴的最大接触压力和接触宽度及在接触宽度上接触压力分布情况的影响进行了分析,同时,在分别改变R值(密封圈唇口平面到弹簧槽中心平面的距离)和唇前角(α)等重要参数时,有、无弹簧的油封与轴之间最大接触压力的变化趋势,以及对接触宽度和在接触宽度上压力分布状态的响应进行了研究.结果表明,油封Von Mises应力、油封与轴的最大接触压力和接触宽度在有弹簧时均较无弹簧时的大,且随着过盈量S,腰部厚度W,R值和唇前角α等参数的变化,3者在有、无弹簧时均表现出不同的变化趋势.     

挖掘过程对含缺陷埋地PE管影响有限元分析

为分析燃气管道2侧保护区外的挖掘施工过程,对含缺陷埋地聚乙烯(Polyethylene,以下简称PE)管的安全影响,利用ABAQUS有限元软件,研究挖掘过程中含缺陷埋地PE管的动力响应。建立PE管-土-挖斗接触模型,分析挖掘载荷作用下,PE管缺陷位置、缺陷尺寸、挖掘深度等,对含缺陷聚乙烯管力学性能的影响。研究结果表明,强度失效是挖掘载荷下PE管失效的主要原因;在挖掘载荷作用下,含缺陷PE管应力集中的现象明显,最大Mises应力出现在缺陷位置处;当挖掘施工至管道埋深水平面时,PE管出现应力极值,当缺陷靠近挖掘施工一侧时,埋地PE管的安全性下降。研究结果为埋地聚乙烯管的维护和运行提供了科学依据。