地下爆炸对埋地输气管道冲击响应的数值分析

通过适当选取材料本构关系,运用非线性动力学基本理论和ALE算法,利用Ls.DYNA3D有限元程序,对爆炸地冲击作用下引起埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟分析.通过埋地管道在2组共lO个工况下的数值计算分析,拟合了埋地管道响应(包括速度和动应力)最大值和装药量、爆心与管道中心距离之间的关系.模拟计算结果与经验公式规律十分吻合,表明采用数值模拟方法研究爆炸地冲击对埋地管道的作用是可行的.计算方法为埋地管道在第三方破坏荷载作用下的风险评估提供了一个计算平台,计算结果对埋地输气管道的风险评估和防灾减灾具有重要的参考价值.     

交通荷载作用下埋地管道应力分析与现场测试

为研究交通荷载作用下管道结构的力学响应特性,应用线弹性力学理论,将车辆轴载下埋地管道的静力计算问题分解成3个部分依次求解：基于Boussinesq解答的管顶附加土压应力计算,基于Winkler弹性地基梁模型的管道纵向应力计算,基于Iowa公式的管道环向应力计算. 在此基础上探讨轮压、管道埋深、轮-管水平距离、管-土相对刚度、土壤阻力模数等参数对埋地管道力学性状的影响规律. 此外,应用光纤光栅传感器,对某供水管道在车载作用下的应变响应进行现场测试. 理论计算方法和测试结果对比分析表明：采用该传感器监测管道表面应变具有较高的精度和灵敏度;管顶轴向应变峰值对车速的不敏感;采用静力计算方法分析车辆荷载作用下埋地管道的应力问题具有合理性．     

车辆多轮荷载作用下埋地管道动应力仿真分析

为解决车辆多轮荷载作用下埋地管道动应力响应问题,本文以某重型车辆多轮荷载下的埋地管道为研究对象,建立了路-管-土系统结构的有限元模型。采用有限元分析软件ABAQUS,考虑沥青混凝土路面结构、土壤特性和管-土之间接触特性,分析车辆多轮荷载作用下埋地管道动应力响应特性,得到不同时刻管道中部管顶处内外壁的等效应力和各向应力变化情况。结果表明,随着车辆驶近埋地管道,管道内外壁的等效应力和各向应力的数值和分布范围逐渐增加,且呈椭圆分布;随着车辆驶离埋地管道,等效应力和各向应力的数值和分布范围逐渐减小。管道内外壁等效应力和各向应力均出现两个较大峰值,第一峰值为前轴车轮作用时,第二峰值为轴距较小的中、后轴车轮作用时。该研究结果为车辆荷载作用下埋地管道的性能研究提供了参考依据。     

考虑土体参数不确定性的供水管道地震响应分析

埋地管道周围土体性质沿管道纵向存在不确定性,直接影响到埋地管道的地震响应规律和抗震性能。为此,基于设计反应谱合成不同抗震设防烈度下的人工地震动,采用简化弹性地基梁模型,分析地震行波作用下的管道接口动力响应。考虑因安装环境差异、管道老化等因素引起的球墨铸铁管道接口强度的折减,分析土体重度、内摩擦角、黏聚力和土弹簧屈服位移4个不确定性参数对埋地球墨铸铁供水管道地震响应的影响规律,并对不同地震烈度、不同薄弱接口抗拉强度折减系数土参数不确定性规律进行总结归纳。算例分析表明:与确定性参数模型计算结果相比,4个不确定性参数对接口峰值动力响应的影响程度依次为黏聚力、内摩擦角、土体重度、土弹簧屈服位移,同时考虑4个不确定性参数的模型对结果影响最大,最大接口张开量的变异系数可高达9.54%;考虑土体参数不确定性的均值与确定性工况基本一致,最不利值为确定性工况的1.09~1.31倍;管道局部接口抗拉强度的折减对管道接口位移的响应影响显著。基于计算结果给出了不同地震动强度下接口薄弱系数与接口最大张开量的预测公式。     

基于应力概率分布的管道可靠性分析方法研究

管道是工程结构中非常重要的结构之一,研究管道的可靠性具有重要的理论意义与应用价值。工程结构受本身材料,几何尺寸以及加载等不确定因素的影响,在实际工作中可能会因强度不够而失效。可靠性方法是研究这些因素对结构强度影响的有效手段之一。可靠度则从强度层面表征了结构在诸多不确定因素的影响下能够正常工作的能力。通过对管道在内压作用下的应力分析,得出了管道的可靠度,基于应力概率分布给出了一种模拟管道可靠性的有效的方法。以管道的内径、外径、压力载荷等参数为随机输入变量,选用蒙特卡罗方法对管道的可靠性进行分析,得出了应力的概率分布特征,以及这些随机参数对管道可靠度的影响程度。     

埋地成品油管道泄漏后油品渗流扩散规律

由于管道腐蚀、自然灾害以及第三方破坏,管道泄漏事故频发。为了研究油品在含水土壤中的渗流扩散规律,建立了埋地管道截面区域油品泄漏过程的"泄漏-渗流-扩散"数值模型。基于实际泄漏工况数据,分析了导压系数、泄漏孔大小、泄漏流量、管道直径、泄漏位置、埋深、重力、土壤含水饱和度等影响渗流扩散范围的敏感性。并预测了给定埋地管道条件下,泄漏油品扩散的范围及到达地面的时间。研究结果可为处理埋地管道泄漏事故提供参考。     

模糊评判法在埋地管道第三方破坏评价中的应用

针对当前城市埋地管线失效主要原因是第三方破坏的问题,运用模糊评判法对城市埋地管道进行第三方破坏风险评价。建立了第三方破坏评价指标体系,用"九标度法"建立两两判断矩阵,用"方根法"求出评价指标的权重,采用专家评分法建立模糊评判矩阵,再由模糊评判原理得出埋地管道第三方破坏可能性等级。该方法运用于工程实例,得到埋地管道第三方破坏可能性等级,并提出降低埋地管道第三方破坏的措施。结果表明:用该方法对埋地管道第三方破坏风险评价的结果与实际相符,能够为城市燃气管道安全管理提供依据。     

基于ANSYS的埋地套管力学分析

运用ANSYS软件,建立了埋地套管的三维有限元模型。通过室内实验,分析了埋地套管管中心应力与地面施加载荷之间的关系,以及不同载荷下套管长度方向上的应力分布规律,并与有限元模拟结果进行对比,验证了模型的可靠性。最后结合油田几种套管案例建立了三维有限元模型,分析了套管达到屈服强度后的地面施加载荷的临界值,研究结果可为管道与套管的安全防护提供一定的参考。     

冻融滑坡作用下埋地管道的应力分析

我国具有广阔的季节冻土和多年冻土区, 穿越冻土区的埋地管道不仅受到地形地貌的影响, 而且冻 害破坏也是存在的主要问题。因冻融滑坡而产生的地质灾害是冻土区埋地管道较为常见的安全问题, 当温度高于 冻土融点时, 冻土会发生融化和沉积。斜坡带埋地管道的受力较为复杂, 因此建立有限元力学模型, 对不同斜坡角 度和不同融沉长度下的埋地管道的应力进行了数值计算与分析。通过数值计算与分析, 得到了埋地管道在冻土区 斜坡带因土壤发生融沉而产生的V o nM i s e s应力的分布规律。对斜坡带埋地管道进行应力模拟分析, 可很好地反映 应力的变化情况, 为冻土区管道的施工建设提供理论依据。     

爆炸载荷作用下混凝土板的塑性动力响应

采用能量守恒原理,对假设四边为固定约束的地下浅埋混凝土方板,忽略材料的弹性变形能,同时考虑土-结构的接触界面上两种介质相互作用对界面压应力分布的影响,在非接触爆炸载荷作用下的塑性大变形响应进行了理论分析,运用Lagrange方程,建立板的运动响应微分方程,得到固支混凝土方板塑性大变形的理论计算公式．结果表明：理论计算与试验及程序分析结果吻合较好,表明该方法可应用于地下混凝土板类结构在非接触爆炸载荷作用下的毁伤或人防结构的工程预测．