土中爆炸对埋地管线冲击作用的数值模拟分析

为了研究土中爆炸作用下埋地管线的安全问题,利用AUTODYN-2D、AU?TODYN-3D程序,采用程序提供的流固耦合功能和网格映射功能,对爆炸地冲击作用下埋地管线的变形和破坏问题进行了数值模拟分析,得到不同爆心间距管线的应力峰值.将模拟计算结果和理论计算结果进行了对比分析,结果表明:模拟计算值与TM5-855-1手册理论计算值比较吻合,表明采用数值模拟方法分析爆炸地冲击对埋地管线的作用是可行的,计算结果对地下爆破的安全施工和埋地管线的安全运行具有参考价值.     

钢质管道挤压变形实验研究与结果分析

野外埋地敷设的长距离输油管道发生断裂等较大破坏时,采用管道局部挤压的方式,在较短时间内将管道快速压扁以截断流油。为了设计管道挤压截流装置,使用18 mm宽度的压头对?325 mm×6 mm的X60钢管进行挤压变形实验,得到了管道挤压的载荷-位移曲线、管道的变形范围、管道压扁后的回弹情况和挤压过程中的塑性载荷等数据,并验证了管道挤压过程中的安全性。通过实验,不仅可以研究管道塑性破坏后的变形规律,而且为管道泄漏抢修提供了理论和实践参考。     

悬空管道的安全性评估

土壤滑坡或土壤冲蚀造成一段埋地管道成为悬空。管道悬空严重影响埋地输油管道的安全运行。基于双参数模型地基理论,把悬空管道设定为弹性地基梁,考虑轴向力、内压、内流、外流和土壤刚度系数等因素的作用,建立管道与土壤相互作用的力学模型,计算悬空管道的临界长度评估其安全性。根据管道边界条件和失效模式的不同,分析上述各因素对悬空管道临界长度的影响,进而对悬空管道的屈服失效、屈曲失效、共振和疲劳失效进行安全评估。结论对埋地管道的合理设计、土壤刚度的处理、管道安全性的提高具有工程实际意义。     

悬空管道固有频率的计算

在地质灾害作用下，输油管道下方的土层下陷或流失会造成管道悬空。当悬空管道发生弯曲变形时，两端埋地管道要对悬空管道产生影响。利用埋设段和悬空管道的受力平衡条件联立求解出两段管道的弯曲变形，并且讨论了不同土壤刚度和管道轴向力条件下悬空管道振动的固有频率，并和工程上推荐使用的简支梁和两端固支梁的静动态特性进行比较。管道大幅振动或共振是管道破坏的重要原因，准确计算悬空管道的固有频率，对悬空管道的静力分析、振动分析以及输油管道的完整性评价都有非常重要的意义。     

落石冲击下旧轮胎缓冲层性能研究

棚洞是交通线路防落石工程中普遍采用的一种结构,常设有缓冲层以缓冲落石冲击,耗散冲击能量。基于此提出了一种旧轮胎缓冲层,发挥旧轮胎径向变形空间大的优势,有效缓冲落石冲击作用。构筑了放置废旧轮胎缓冲层的钢筋混凝土结构模型,进行人造落石冲击缓冲层试验,根据落石质量和下落高度以及轮胎内填充介质的不同,试验分4组12次进行。结果表明:棚洞顶设置旧轮胎缓冲层可以缓冲落石冲击作用,有效降低落石冲击下棚洞顶板的加速度峰值和最大冲击力;旧轮胎缓冲层内填充砂石可以提高其刚度,使其具有一定吸能效能,但砂石比重大,对缓冲效果有一定影响;相同落石能级下,旧轮胎缓冲层对质量较小落石的缓冲效果好于质量较大的落石。     

落石冲击作用下环形网耗能性能数值分析

环形网作为被动柔性防护系统中主要的耗能构件,对其耗能性能的研究显得尤为重要。根据被动柔性防护系统中环形网受到的约束条件,对环形网的计算模型进行了简化处理。采用ANSYS/LS-DYNA软件对环形网进行了动力有限元分析,考察了落石尺寸、冲击速度等因素对环形网耗能性能的影响。分析结果表明：落石的下降距离、最大加速度均随落石直径的增大而减小;落石的直径越小,冲击速度越大,环形网越容易被破坏。动力有限元分析的结论可为环形网在防护工程中的应用提供参考。     

径向载荷作用下管道挤压变形过程数值模拟

野外埋地敷设的长距离输油管道发生断裂等较大事故时,采用管道局部挤压的方式可以在较短时间内将管道快速压扁以截断流油。为设计管道挤压截流装置,运用ANSYS Workbench建立上下压头加载作用下管道挤压的有限元模型,完成对ф159 mm×5 mm的45号钢挤压变形模拟仿真,得到管道挤压的等效应力、位移分布、变形范围和载荷-位移曲线等。将模拟数据与实验数据进行对比,两者结果比较吻合,可以为管道泄漏抢修提供理论和实践参考。     

废旧轮胎压缩试验与数值模拟

为更好地将废旧轮胎应用于落石灾害防护领域,对不同型号的废旧轮胎进行了单向重复压缩试验,并对单个轮胎分别进行了2个相互垂直方向上的重复压缩试验,利用LS-DYNA软件模拟了废旧轮胎的压缩试验过程。结果表明:废旧轮胎具有明显的弹性特征和被重复利用的性质,能够重复承受较大变形且割线刚度降低较小;一个方向上被压缩过的废旧轮胎沿圆周方向旋转90°后再进行压缩,其割线刚度几乎能够恢复到初始状态;废旧轮胎的有限元简化模型较为合理,在落石灾害防护领域有着广阔的应用前景。     

输油管道悬空管段过渡长度分析

在地质灾害作用下,埋地输油管道下方的土层下陷或流失会造成管道悬空。悬空管段入土端到埋地段嵌固点的长度定义为悬空管段的过渡长度,其会对悬空管段的固有频率产生很大影响。基于Winkler线性理论,建立管道与土壤相互作用的力学模型,以埋地管段横向位移和轴向位移为零处作为固定边界条件,计算输油管道悬空管段的过渡长度。利用ANSYS软件建立过渡长度有限元模型,计算悬空管段的固有频率,与实测数据对比分析。研究表明,过渡长度对悬空管段的静力分析、振动分析以及输油管道的完整性评价都有非常重要的意义。     

主动防护网中钢丝绳网抗顶破力计算方法研究

主动防护网以其轻便美观等优点而被越来越多地应用于边坡落石防护,现阶段针对某一具体的边坡防护工程,其防护体系的设计多根据设计者的经验确定。主动防护网主要分为起围护作用的防护网和起加固作用的防护网,针对起加固作用的防护网进行了研究。根据防护网的实际工作状况,提出了防护网抗顶破力计算模型,理论分析了单根网格绳对球体落石的作用及主动防护网中钢丝绳网对球体落石的作用,推导了单根网格绳及主动防护网中钢丝绳网抗顶破力的计算公式,为起加固作用的防护网设计提供一定的参考价值。     

基于湍流冲击振动的输油管道稳定性研究

要水流冲刷管底形成悬空管道，悬空管道假设为一端固定一端铰支的均质等截面简支梁。在分析管道垂直载荷对悬空管道临界长度影响的基础上，考虑到输油管道振动引起的动应力以及管道振动时的外部阻尼、管道轴向力和内压对管道的作用，对悬空管道进行受力分析，导出管道振动微分方程。以保证管道强度的安全可靠为判据，计算求出悬空管道的临界长度，以便预测管道失稳条件，并对其及时采取稳固及抢修措施。     

钢质管道挤压变形过程数值模拟

基于对钢质输油管道挤压变形原理的分析,建立上下刀具加载作用下钢质输油管道挤压变形模型,采用扩展拉格朗日方法求解三维接触挤压问题,完成20号无缝钢挤压变形过程的数值模拟。将模拟试验数据与前人实际试验数据进行对比与验证,模拟结果与实际试验结果吻合。该模型可以用于模拟不同规格管道挤压变形情况,得到管道挤压变形的位移、载荷和应力分布规律,为管道应急抢修提供理论和实践依据。     

拉应力对管线钢磁导率及磁记忆信号的影响

运用数值模拟方法,对不同拉应力作用下X60管线钢的相对磁导率μσ的变化情况进行了仿真.结果表明,加载初期试件处于弹性变形阶段时,μσ值变化较大,随应力的增大μσ值迅速减小;加载超过屈服点后,μσ值变化很小,应力的增大已不再对其产生显著影响.磁记忆检测试验表明,进入塑性变形阶段后,信号曲线亦会由起初无规律性分布发展到相近...     

槽头式野战管线水击波速计算方法研究

按照弹性水击理论,管线内发生水力瞬变时,其水击波速取决于管子的弹性、流体的可压缩性和管子受约束的情况。对于给定的输送介质,焊接式固定输油管线的水击波速是一个常数。而槽头式野战管线采用连接器连接,胶圈密封,这种特殊的连接方式改变了管子整体的弹性摸量,从而使水击波速的常规计算方法不再适用。本文研究了野战管线连接器连接方式时水击波速的影响,实验研究了在受到约束时,橡胶的弹性模量随所受压力的变化而变化的规律,推导出野战管线水击波速平均计算方法,推导的公式表明:与焊接式固定管线不同,野战管线的水击波速随管线内压力的增大而增大。     

装配式管线水力瞬变的非线性流固耦合模型

装配式管线是一种重要的油料保障装备,用于地面铺设,属于典型的薄壁弱约束管线系统。根据装配式管线的特点,应用管道弹性变形理论,推导了水力瞬变状态下装配式管线的非线性流固耦合5-方程模型。该模型充分考虑了管道与流体之间的耦合互动效应,耦合形式包含了泊松耦合、摩擦耦合、结合部耦合,以及管线系统的轴向、横向和径向振动耦合,并计及了管道结构阻尼的影响。针对装配式管线的特殊连接约束方式,提出了一种带有扭转弹簧的铰支型约束边界,可通过确定扭转弹簧的弹性系数来建立管线两端的约束边界方程。     

机动管线水底穿越稳管方法探讨

机动管线水底穿越江河,裸管铺设在河床上,由于水流的作用,通常需要施加压载才能保持稳定.针对机动管线在水底的受力情况,研究管线受力的影响因素,探讨管线能够保持稳定的临界流速,并以DN150管线为例进行计算,得到管线需要施加压载稳管的临界流速;提出采用机动管线配备的管子和器材,以管线充水作为压载的稳管方法,并进行了理论分析...     

轴向应力波作用下的圆柱壳弹塑性后屈曲

为揭示柱壳屈曲变形的发展机理及屈曲波与弹塑性应力波耦合传播间的关系,运用非线性显示动力学有限元分析方法对承受轴向高速冲击载荷作用下柱壳的弹塑性后屈曲过程进行了研究。分析结果表明:对于柱壳在轴向高速冲击下的弹塑性轴对称动力屈曲,主要屈曲变形发生在柱壳的两端,屈曲变形的产生及发展与应力波在壳中的传播过程密切相关;塑性应力波在整个屈曲过程中起了绝对支配的作用;屈曲波的产生及发展,都与塑性波的传播及反射有关;弹性应力波由于在整个屈曲过程中持续的时间极短,处于次要的地位。