坍塌和冲沟作用下埋地管道大变形分析

埋地管道在坍塌、冲沟两种典型的地质破坏作用下可能会发生纵、横向大变形,由此造成管道的断裂,从而对埋地管线的正常运行构成威胁。因此,详细地分析这两种典型地质破坏作用下的埋管大变形具有非常重要的工程意义。将处于坍塌、冲沟作用下的管段视作受常值当量轴力S作用的大挠度梁,根据管道的纵横弯曲性质,并结合管梁几何方程的非线性进行埋管的大变形理论分析,推导得到变形位移和内力的计算公式。再结合专业管道应力分析软件CAESAR Ⅱ,以西气东输工程用管为例进行仿真计算,对理论分析的结果进行对比、验证,从中总结出一系列重要结论,并提出了几点相关建议。     

管土接触作用下埋地管道力学分析

为了研究管土间作用规律,运用ANSYS软件建立了基于接触单元的三维管土接触有限元模型,分析得到了管周接触应力的分布。给出了管土相互作用计算的弹性解,对比分析得出其与有限元模拟结果非常接近,表明管土接触分析模型能够较好地模拟管土相互作用。计算分析了管道埋深、土体粘聚力、管土摩擦因数、内摩擦角对管土接触应力的影响。     

埋地天然气管道地震反应数值模拟分析

油气管道是国家工业生产、人民生活的重要能源设施,一旦遭遇地震破坏将造成重大危害与损失,如何提高油气管道的抗震能力尤为重要。利用大型通用有限元软件ANSYS10.0模拟分析天然气管道在仅有内压情况下的地震动力反应。结果表明:不同埋土条件对管道地震反应影响很大,管道内压、管径等对其影响较小。研究成果为埋地天然气管道的抗震研究提供依据。     

挖掘载荷作用下埋地RTP管道的有限元分析

为分析挖掘荷载作用在管道上所造成的后果,采用ABAQUS非线性有限元软件的耦合欧拉-拉格朗日法(CEL),对承受挖掘载荷作用的钢丝缠绕增强塑料复合管(RTP)进行有限元三维建模。土壤本构关系选用Mohr-Coulomb模型,分别从挖掘载荷未直接作用和直接作用在RTP管上进行分析,在挖掘载荷直接作用下RTP管各层材料发生屈服、断裂,管道结构发生变形、破裂,即RTP管强度失效。分析结果为采取相应的有效保护措施提供了依据。     

土体塌陷作用下埋地管道力学分析研究现状

土体塌陷是危害天然气管道安全运行的地质灾害之一,在研究土体塌陷对埋地天然气管道的作用机理以来,各种研究方法和模型都有着不同的优点与缺陷。在调研、分析大量国内外相关研究的基础上,以塌陷区埋地天然气管道为对象,对土体塌陷作用下管道力学响应的研究方法进行对比分析。研究结果表明:理论解析研究具有概念简单、计算方便、便于工程应用等优点,但其通常对管土参数及边界条件进行假设或简化,因此计算结果的可靠性还需进一步验证;数值模拟研究弥补了理论解析法无法解决复杂非线性问题的不足,同时避免了苛刻试验条件造成的研究难度,但对于单元生死技术的应用以及岩溶塌陷等特殊地质灾害的研究有待进一步完善;现有试验分析研究主要集中在非金属管道上,但其在塌陷模式、土体性质、管道敷设等方面仍与实际工况存在一定差异,且在全尺寸模型试验等领域还需进一步研究。     

逆断层作用下埋地管道的模拟计算

文章基于应变的设计理念,采用壳单元等效边界模型,利用AN SYS软件实现了断层作用下埋地管道的抗震校核计算,并对断层作用下埋地管道的变形影响因素进行了分析,结果表明:断层错动量大小是影响管道变形的主要因素,管道的峰值应变随错动量的增加呈近似等倍数的线性增加;管道与断层交叉角度的不同会导致管道产生不同的失效形式,在倾角为75°的逆断层作用下,管道与断层交叉角度小于55°时表现为拉伸失效,交叉角度大于85°时表现为压缩失效;随着管道埋深的增加,管道的峰值拉伸、压缩应变均有所增加;提高管道壁厚可以使管道以较低的轴向应变为代价来吸收更多的应变能,因此提高管道壁厚可以降低管道的峰值应变。     

滑坡条件下埋地管道受力分析

阐述埋地管道在地滑力作用下受力情况,确定受力管段应力最大点位置,分析地滑力大小、作用力角度和受力管段长度等对管壁应力的影响,举例进行管壁应力计算,并对预防事故的发生和事故后的处理提出建议.     

埋地盗油管道传热数值模拟

1．前言随着世界能源危机不断加剧,能源安全已成为关系到我国国家经济发展的重要因素之一。能源重要组成之一石油的安全生产、输送是保障国家经济稳定、安全发展的重要条件。近几年来,随着管道运输业的不断发展,我国输油管道频繁发生重大盗油破坏案件,管道打孔盗油案件呈逐年上升趋势。     

埋地原油管道稳态泄漏数值模拟

埋地管道泄漏常发生在地面以下,因此准确预测管道泄漏的污染范围和泄漏量可以为后期制定应急抢险方案提供理论支撑,也是建立科学高效的应急管理平台的关键。目前针对输送压力对原油泄漏扩散范围的相关研究报道还不多见。鉴于此,以埋地原油管道泄漏事故为研究对象,采用计算流体力学方法,建立了埋地原油管道稳态泄漏三维物理模型和数学模型。利用FLUENT软件模拟了输送压力为4、8和12 MPa下原油在土壤中的泄漏扩散分布范围和速度场。模拟结果表明:三种压力条件下,原油在土壤中的运移趋势相同,泄漏初期为苹果状,逐步发展为灯泡状,最后呈现花瓶状;扩散范围随着输送压力的增大而增大,管道输送压力从4 MPa提升至8 MPa和12 MPa,扩散距离平均提升22%和38%,但泄漏扩散范围的增速逐渐放缓;原油在非饱和区的纵向扩散能力强于横向扩散能力,平均纵向扩散深度是横向扩散宽度的144%。研究结果可为埋地原油管道制定应急抢险方案提供理论支撑。     

冲击荷载作用下埋地管道基于应变的力学分析

随着管道的设计压力、铜级和口径的大幅度提高以及敷设环境向恶劣地区扩展,传统的应力设计已经不能完全满足工程需要．为此介绍了应变设计的理念,并且与传统的应力设计进行了比较。研究了冲击荷载的作用机理和对管道的危害,提出了冲击荷载作用下的最大应变计算方法,给出了临界环向屈曲应力．编制了表面荷载作用下埋地管道的校核程序,通过算例介绍了使用该程序计算管道受力情况的方法。     

断层错动作用下埋地管道反应分析方法综述

埋地管道作为石油天然气工业的地下生命线,不可避免地穿越活动断层,研究断层大距离错动作用下埋地管道反应具有重要意义。从理论研究和实验研究两方面论述了断层错动作用下埋地管道反应研究现状,分析了不同方法所采用的力学模型及管-土相互作用模型的发展方向,总结了前人的研究成果以及存在的不足。针对当前技术的不断发展,指出进一步研究方向。     

埋地管道事故原因分析

阐述了埋地管道事故的危害;分析了埋地管道事故的原因;提出了降低事故发生几率的几点建议。     

埋地管道的应力分析

本文用ANSYS软件的管单元来建立管道的有限元分析模型，并用ANSYS软件提供的弹簧单元来模拟土壤对埋地管道竖向和横向的作用。通过一具体算例的分析，本文所得结果与相关文献的结果基本一致，表明本文的分析过程是正确的，用弹簧来模拟土壤对管道的作用是可行的。     

地震载荷作用下埋地输气管道的数值模拟

为了弄清埋地输气管道在地震载荷作用下的动态失效过程,首先对X80管线钢进行了力学性能测试,获得了弹塑性材料线性强化的本构模型参数。然后基于非线性动力学理论、有限元算法和ANSYS有限元商业软件,建立了土-埋地输气管道在动力接触条件下的相互作用模型。载荷采用加速度时程的方法输入天津波,震级为7级,获得了不同壁厚条件下输气管道的动态应力应变响应和带缺陷管道的动态应力强度因子的时程曲线。由X80管线钢的临界应力强度因子,得出了管道极限承载条件下壁厚的下限值以及施加的加速度最大值。提供的方法和数据对埋地输气管道破坏的预防以及管道的抗震设计、施工具有一定的参考价值。     

埋地管道小泄漏模型及数值求解

随着全国范围的天然气管网逐渐形成,管道运行安全管理的重要性日益突出。在气体单相渗流理论的基础上,结合高速非达西渗流理论,建立了埋地管道发生穿孔小泄漏后在土壤中渗流的数学模型。利用有限体积法对控制方程做离散,以三对角阵（TDMA）和交替方向隐式线迭代法（ADI）对离散方程进行求解。结合实验研究,得到了适用于地表土壤的高速非达西渗流系数经验公式和土壤变形压力修正公式。采用该修正公式计算得到的压力分布与实验结果吻合较好,证明了数值模型的正确性。     

城市埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对城市埋地天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,利用Gambit 2.4建立了天然气管道不同泄漏位置的CFD仿真模型,利用Fluent 6.3分别对天然气管道上部、下部及背风侧3种泄漏工况下,气体在土壤中和空气中的扩散规律进行了数值模拟。研究结果表明,下部泄漏在土壤和空气中的危险范围最大,关闭泄漏管段两端阀门以后,气体扩散危害范围逐渐变小。研究结果为城市埋地天然气管道泄漏事故现场人员疏散及安全抢修提供了理论依据。     

海底埋地原油管道泄漏扩散数值模拟

现有文献对原油在海水中的泄漏扩散规律研究相对较少。为此,采用计算流体力学方法,建立VOF模型和多孔介质模型,研究了海水流速和油品泄漏速度对海底埋地原油管道泄漏扩散的影响。计算结果表明:随着海水流速增加,原油扩散至海面的横向扩散距离增加,扩散时间延长,海水流速大于1. 5 m/s时对原油在海水中的扩散影响显著,海水流速为0. 35 m/s时原油到达海面的横向扩散距离为12. 688 m;随泄漏速度增大,原油扩散至海面的时间缩短,与泄漏速度为2 m/s时相比,泄漏速度为8 m/s所用时间缩短约;原油在海泥中的扩散范围随着泄漏速度增加而增大,同一泄漏速度下随着泄漏时间延长,原油在海泥横向和纵向的扩散距离在增长到最大值后趋于稳定,原油在海泥中所受的横向阻力小于纵向阻力。研究结果可为准确预测海底埋地原油管道泄漏范围及制定应急抢险方案提供理论支撑。     

爆炸地震波作用下埋地油气管道动力响应研究

针对炸药库发生意外爆炸后地震波的传播及埋地油气管道动力响应振动过程进行了三维动态数值模拟计算分析,获得了管道的振动速度响应特性。考虑不同炸药库当量、场地介质特性、埋地管道材料及尺寸等影响因素,根据大量不同工况下的计算结果,结合振动安全判据量化分析,得到了各工况条件下埋地管道安全距离。该研究成果对于保证管道的安全可靠运行具有理论指导意义和工程应用价值。     

埋地管道在地震载荷作用下的动力响应分析

在建立地震载荷作用下埋地管道数学模型的基础上,建立了管道和土壤相互作用的有限元模型,并以某一Ⅶ级近源地震载荷作用下的某埋地管道为例,做了轴向(x)和横向(y)激励的动力响应分析。得出如下结论:(1)埋地管道的轴向位移响应远远大于横向位移响应,管道的横向位移响应幅值基本不变,而轴向位移响应变化较大;(2)管道在考虑土壤作用下的位移响应要比不考虑土壤作用下位移响应大,这是由于土壤柔性的原因;(3)埋地管道工程施工时,要尽可能地把管道安置在土壤相对密实的区域,以减少由于地震带来的危害。     

腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析

失效概率确定是管道定量风险评价的核心内容。为此,针对城市燃气输配管道特点,通过建立管道失效概率模型,利用可靠性理论得出了腐蚀作用下城市埋地燃气管道失效概率随服役年限的变化情况,并对影响管道失效概率的随机参数进行了分析。结果表明:在管道投入运行初期,腐蚀对管道失效概率的影响较小,其余参数的相对影响随工作压力大小而变化,当工作压力小于2.5 MPa时,竖直荷载是影响城市埋地燃气管道失效概率的最主要因素;随着工作压力的增加,竖直荷载影响失效概率的重要性逐渐下降,材料屈服强度、管道壁厚的重要性逐渐增加,而工作压力的重要性显著增加;当工作压力达到4.0 MPa时,对管道失效概率影响较大的因素为材料屈服强度、工作压力、竖直荷载和管道壁厚等;随着管道服役年限的增加,腐蚀对失效概率的影响增大并逐渐占据主导地位,在管道运行后期,影响管道失效概率的主要参数是腐蚀指数、腐蚀乘子和工作压力。