直埋热水供热管道三通热-力耦合分析

针对直埋热水供热管道三通受力的复杂性,基于土弹簧模型建立了热-力耦合有限元模型,分析了直埋三通应力的主要影响因素,并给出了简化三通接管长度的热-力耦合有限元模型.建模中管土相互作用考虑了介质本身的重量和覆土重力等的作用,三通管段的边界条件施加在主管和支管端头.结果表明,直埋三通在温升作用下,相贯区峰值应力较大;直埋三通的二次应力随温升、管道壁厚、支管管径、主管过渡段长度变化,而受内压影响较小;地面荷载作用使三通最大当量应力减小,对三通起保护作用.该结果旨在为直埋管道的安全性提供帮助.     

预热管道中原油沿程温降和土壤温度场数值模拟

制定科学合理的埋地管道预热工艺,需要准确预测埋地管道周围土壤温度场和管内油品温度变化情况。用有限元法对埋地管道预热过程中管道周围土壤温度场和管内油品温度进行数值计算,得出了不同时刻埋地管道周围土壤温度的分布和管内油品沿程温度变化情况。通过对计算结果分析表明,预热介质、不同介质混合预热时间、土壤温度、气候条件等对管内油品沿程温降有很大影响。通过计算可确定经济、安全的管道混合预热工艺。该方法的应用可为热油管道经济、安全的预热投产提供一定的理论依据。     

埋地热油管道启输过程土壤温度场三维数值模拟

在考虑气候条件和启输温度变化的情况下,用有限单元法对管道周围土壤温度场进行了三维数值计算,得到了不同时刻的土壤温度场分布情况。同时,对不同温度热水预热时的埋地热油管道启输过程的土壤温度场进行了对比,结果表明,虽然提高预热介质的温度可以达到更好的预热效果,但过多提高预热介质的温度,并不能得到最佳的预热效果。     

基于流固耦合的埋地供水管道地震响应分析

为研究埋地供水管道在地震作用下的动力学特性,以流固耦合理论为基础,结合ANSYS Workbench软件,建立埋地供水管道在地震作用下的管-水流固耦合模型,采用四面体单元代替六面体单元对管道内流体进行网格划分,在施加土压力荷载和地震动力作用下,分析管道总变形和等效应力,探究流体流速、工作压力、管径、埋深及壁厚等参数对管道最大等效应力响应情况.结果表明,在地震波加载4. 2 s时,管道总变形和等效应力均达到最大值,最大变形出现在管道中部,等效应力的最大值出现在管道的出口端;管道的等效应力随管道的埋深、壁厚和工作压力的增加而增大,不受流体流速的影响,但随管径的增加先增大后减小.同等条件下,DN800管道的抗震性能最佳.     

粉质黏土层直埋铸铁管道爆破地震效应

针对武汉市区内常见直埋球墨铸铁管道,设计实施邻近预埋管道的全尺寸爆破实验. 结合有限元数值计算方法,考虑管道不同埋深,研究爆破地震作用下粉质黏土地层内直埋管道动力响应. 研究结果表明,管道和地表峰值振速（PPVs）随爆源与管道距离的减小而增大,在管道正下方爆破为最危险工况. 管道中心截面为危险截面,危险截面PPVs以管腰和管底较大,动态应变以轴向拉伸应变为主,环向应变次之,峰值有效应力以底部单元最大,管道肩部最小. 管道不同埋置深度和PPVs具有比例关系,通过实测地表振速与管道有效应力关系可以预测管道截面爆破峰值有效应力,计算关系式可以为岩土爆破施工中邻近管道的安全性评价提供计算方法.     

埋地管道在地震波作用下受力模型研究

基于弹性地基梁模型和波动理论,将地震波简化为正弦波,管土之间以弹簧连接,建立了埋地管道的轴向受力模型、横向受力模型、扭转受力模型及考虑组合变形下的组合受力模型.然后研究了地震烈度、管径、场地类别对管道轴向应力、横向应力、扭转应力和组合应力的影响.研究结果表明:地震烈度越大,管道越容易破坏;采用大管径管道或者将管道埋设在...     

供热管道直埋技术中高低温的界定

供热管道直埋技术是将预制的供热保温管道直接埋入地下,利用管道自身的机械强度承受管道供热时产生的热应力的一项新技术,其具有高效、节能、经济等突出的优越性.在深入分析直埋供热管道强度计算的基础上,提出根据管材的机械强度来区分高温供热或低温供热,即能采用无补偿直埋方式敷设管道则属低温供热,反之则属高温供热.最后导出了区分高温和低温的临界温度.     

供热管道直埋技术中高低温的界定

供热管道直埋技术是将预制的供热保温管道直接埋入地下 ,利用管道自身的机械强度承受管道供热时产生的热应力的一项新技术 ,其具有高效、节能、经济等突出的优越性 .在深入分析直埋供热管道强度计算的基础上 ,提出根据管材的机械强度来区分高温供热或低温供热 ,即能采用无补偿直埋方式敷设管道则属低温供热 ,反之则属高温供热 .最后导出了区分高温和低温的临界温度 .     

基于有限元分析的冻土区埋地腐蚀管道力学行为研究

针对埋地管道设计未充分考虑作业过程中管道受冻胀和腐蚀作用时的受力变化情况,根据冻土区埋地腐蚀管道的复杂性,以及冻土区埋地管道受力变形破环因素,建立适用于冻土区埋地腐蚀管道的有限元模型,研究了环境温度、腐蚀深度和长度等因素对管道应力的影响。结果表明,影响冻土对腐蚀管道作用的因素主要为抬升高度及端部拉应力,抬升高度导致腐蚀管道的应力及应变线性增加,但端部拉应力的作用效果与其相反;管道的应力应变与腐蚀深度的二次方成正比,腐蚀长度的增加导致管道应力及应变先急剧增加,且长度大于150 mm时,管道力学性能在一定范围内小幅波动。研究结果可为冻土区埋地管道的设计提供一种新的思路和方法。     

油、水混合预热投油过程中传热数值计算

在热油管道启输前,需要预先对管道进行预热,为确定合理预热介质总量和预热时间,有必要预先知道预热过程中管道周围土壤温度场和管内介质温度的变化规律。用有限元法对以油、水混合预热过程中土壤传热进行数值计算,对预热管道管内介质沿程温降进行了分析,得出了油、水混合预热过程中输油管道管内介质温度变化规律,以此为依据确定相应的预热输油工艺,可使预热输油达到安全节能的目的。     

X70管线钢热轧钢卷冷却过程中的相变与应力变化

为了分析钢卷冷却对带钢板形的影响,运用有限元方法研究了层流冷却后的X70管线钢热轧钢卷冷却过程,建立了热轧钢卷热力耦合模型,计算了卷取温度分别为500℃和550℃时冷却过程中的钢卷温度、相变体积分数、残余应力.模型考虑了钢卷径向层间接触对传热的影响,以及钢卷内径壁、外径壁和2个端面的换热系数的差异.结果表明:冷却过程中,钢卷的温度和相变不均匀使得钢卷的切向上边部受拉应力,而中部受压应力;钢卷在550℃卷取后,带钢边部20 mm以内的拉应力超过基体的屈服应力,板形有边浪趋势;降低带钢的卷取温度至500℃促进相变充分进行,有利于钢卷冷却后残余应力的降低.开卷后X70管线钢的边浪和横向C型弯曲板形是不均匀的层流冷却和不均匀钢卷冷却共同作用的结果.     

冻土参数对斜坡段埋地管道应力影响的数值模拟

当冻土周围温度发生变化时,土体含水率会随之改变,而此时冻土的内摩擦角、内聚力和重度都会相 应地发生变化。对处在斜坡段的埋地管道,随着冻土的融化,土体产生沿斜坡方向向下的摩擦力,使管道受到额外 的拉应力。为了正确认识冻土参数对管道应力的影响,为确定科学有效的管道防害方法提供依据,针对发生冻融滑 坡时土体各参数对管道应力的影响进行了模拟计算及分析。结果表明,当发生冻融滑坡时,随着土体内聚力与冻土 重度的增加,管道所受应力变大;随着土体内摩擦角的增加,管道所受应力减小;冻土内摩擦角对管道应力的影响 大,冻土重度次之,冻土内聚力对管道应力的影响最小。     

基于ANSYS的跨越管道的有限元分析

为了研究有固定墩单管直接跨越管道在自重及内压作用下的受力情况,利用有限元分析软件ANSYS 对管道进行了有限元分析,并通过改变同一跨越管道的跨长和管道外径,进行了数值模拟分析。通过分析,找出了 有固定墩单管直接跨越管道的应力集中点及管道失效点。结果表明,随着跨长的增加,管道自重和内压对跨越管道 的应力和应变的影响逐渐增加,当跨长超过25m 时,此跨越管道处于危险失效状态;当跨长一定时,管道应力和应 变随半径的增加而增大,当半径为610mm 时,此跨越管道失效。为了避免跨越管道的失效,在设计计算和安装时, 需要综合考虑跨越管道的受力影响因素,使用桁架跨越、悬索跨越等其他跨越形式。     

现浇混凝土空心楼盖体系受弯研究

现浇混凝土空心无梁楼盖有两个突出的特点：一是在板内预埋有高强薄壁管,从而形成空心,减轻结构自重;二是在框架柱之间设有暗扁梁,以增强结构整体刚度,提高结构整体抗震性能。本文以现浇混凝土空心无梁楼盖两个突出的特点为基础,对其基本力学性能进行研究分析,探讨合理的计算方法。     

预防连续箱梁施工裂缝的温度监测与有限元分析

研究混凝土浇筑初期内部温度应力不均匀分布特征和预防温度裂缝的有效措施,以西安至铜川高速公路渭河特大桥某0＃箱梁为研究对象,以MIDAS／FEA(multitier distributed applications services／finite element analysis)有限元分析软件为计算平台,采用有限单元法对施工期混凝土水化热温度场进行了数值模拟计算,分析了3种不同防裂工程措施的理论效果,并结合温度监测进行了工程措施的优化。结果表明:混凝土浇筑52h左右内部温升达到高峰,有无冷却水管的箱梁内部最高温度温差在10℃左右,在内外温差20℃左右时拆除模板时机较为恰当;箱梁腹板与横隔板交界处温度应力集中,设置冷却水管改善温度应力分布效果明显。与其他研究结果相比,采取温度监测与有限元计算全过程动态分析方法优化防裂工程措施效果较好。     

Ti—Ni形状记忆合金的高温变形性能

为了研究Ti—Ni形状记忆合金在不同温度、应变率和应力状态下的力学性能,进行了单向拉伸和热胀形试验研究．采用单向拉伸试验,分析了温度和应变速率的变化对材料流动应力及塑性成形的影响．通过热胀形实验,研究了压力,保压时间及凹模直径对成形性能的影响．发现成形件高度主要受压力影响,而凹模直径则对壁厚分布影响较大．     

基于有限元方法的悬空管道稳定性分析

自然灾害中的土体塌陷严重威胁埋地管道的稳定性。为了研究埋地管道在悬空塌陷区的稳定性,基于有限元方法,研究了壁厚、外径不同的埋地弯管在悬空状态下的位移、应变和应力;采用特征值屈曲理论,研究了一定条件下埋地弯管在土体塌陷时所能承受的极限长度。结果表明,减小管道在土体中的埋深、增大管道外径以及壁厚,可以有效降低管道在土体塌陷过程中的位移,管道的应力和应变均发生在塌陷区的中心和两侧固支端的位置;管道外径、壁厚的提高,可以在一定程度上抑制局部应力过高;埋地弯管在采空区的极限长度约为87 m,并且增大管道外径和壁厚可增强埋地弯管在土体塌陷过程中的抗屈曲能力。