含缺陷管道悬空状态下的有限元建模

地质灾害情况下,管道容易产生大变形和失效,造成重大事故,因此,研究地质灾害中管道的建模与应力计算,具有重要的工程意义.通过力学与有限元的结合,利用ANSYS工程软件建立管道在悬空状态下的大变形有限元模型.为考虑土壤地基的影响,采用弹簧来模拟地基对管道的反作用.根据材料力学计算分析,得出比较合适的弹簧间距,并验证了该模型的合理性.对于含缺陷的管道,运用子模型技术进行处理.建模完成后,用一组具体的管道参数进行实例分析,利用ANSYS后处理命令计算管道上的最大应力及其应力分布.     

基于ANSYS数值模拟的直管段裂纹缺陷的超声导波检测研究

文中采用ANSYS软件对直管段中的裂纹缺陷进行导波L(0,2)的模拟检测。模拟计算直管道裂纹缺陷并与实验数据进行对比,对直管段裂纹缺陷进行了轴向和周向定位,获得了管道缺陷的L(0,2)反射系数和缺陷程度的关系曲线。     

冲沟塌陷区输气管道的安全评价方法研究

为了判断管道的通行方案是否可行,以非线性接触模型为基础,应用ANSYS有限元软件,建立了悬空管段的三维管土相互作用模型,通过分析得出了悬空长度与最大Von Mises应力和沉降量之间的映射关系,二者均随悬空长度的增大而增大。根据应力分析结果选取了管道依次达到许用应力和屈服强度时的悬空长度作为临界指标,建立了悬空管道的安全评价模型,并以工程实例对其进行说明。结果表明:即使暴雨导致冲沟塌陷,该悬空管道仍处于安全状态,管道横穿该冲沟的通行方案是可行的。预期研究结果也可以为地质灾害区油气长输管道的安全运营与防护提供一定的技术支持。     

疏水装置放水管温度场的数值模拟

水蒸汽管道中的冷凝水由疏水装置排出。为研究极寒地区疏水装置放水管冬季结冰的问题,采用计算流体力学软件Fluent建立了放水管死管段热损失的物理模型,并对管道内部温度场进行模拟分析。模拟结果很好地显示了管道内的温度场,并得到了管道轴线上的温度分布,结果表明:死管段长度对管道内温度场有重要影响。将死管段长度控制在0.2 m以内,可有效避免放水管冷凝水结冰的问题。     

含特殊管段的热油管道稳态温度场计算方法

特殊管段会影响热油管道运行的安全,为此详细探讨了含特殊管段的热油管道稳态温度场计算方法,建立了管道稳态运行的热力模型,利用有限元法对其进行求解.在计算管道轴向温度时,提出不同管段取不同环境温度;在求解横向温度场时,对埋地段提出不同埋深利用不同热影响半径,而对架空段和浸水段,则利用虚拟热影响区.模拟实例表明:特殊管段对管道的热力特性影响会给管道停输再启动的预测带来不利,充分证明了文中方法在计算含特殊管段的热油管道稳态温度场时的实用性.     

基于湿度应力场理论的膨胀土边坡稳定分析

边坡土体中的膨胀力是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一。文章基于湿度应力场理论,采用ANSYS软件的热传导分析功能模拟分析边坡的降雨入渗以及膨胀变形,并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡安全系数进行计算,分析了膨胀土边坡稳定规律,为膨胀土边坡处治提供理论依据。     

海底沉管隧道管段海上系泊方式研究

海底沉管隧道管段海上系泊阶段的结构运动响应及布缆方式,直接影响其水上施工的安全性和经济性。针对某沉管隧道管段系泊工程,文章利用基于三维势流理论的水动力软件AQWA建立管段海上系泊仿真模型,分别对五种不同的系泊方式进行时,频域分析,探讨了布缆方式对沉管管段运动响应及缆索受力的影响。结果表明:管段在高频区域内稳定性较好,响应幅值很小;四缆系泊方式在实际工程中不可采用;八缆系泊方式较安全;在海况较好的情况下,可以采用更加经济的六缆系泊方案。     

CAESARⅡ软件在大口径厚壁钢管应力分析中的可靠性研究

输气管道(大口径厚壁钢管)设计的合理性直接关系到管道运营的安全性,而目前该类管道结构设计仅依赖于经验参数,所以管段的应力分析在管道设计中显得极其重要。以大口径厚壁钢管的简化模型为例,进行了管道应力的理论分析及计算;同时,采用CAESARⅡ软件建立相应的管道应力分析模型,得到管道应力分布情况。将2个应力分析结果作比较,发现理论计算值与软件模拟值的最大误差在标准允许范围内。因此,CAESARⅡ软件在大口径厚壁钢管中的应力分析是可靠的。     

地震时跨断层海底管道的屈曲分析

地震时,考虑海底管道与土介质的相互作用,对将跨断层海底管道作为薄壳结构时的断层位错反应进行分析计算.利用Ansys分析软件,将管道模型简化为四节点薄壳单元结构, 土介质简化为弹塑性弹簧,建立管土相互作用的有限元分析模型,进行分析计算.根据计算结果以及海底管道屈曲校核准则描绘出管道破坏等级范围分布图.最终得出结论:地震时在大位移断层运动作用下,海底管道存在明显的屈曲变形,在屈曲变形较大处,海底管道发生断裂.     

管段关联性对腐蚀管线失效可能性评估的影响

为了对管道进行完整性管理,需要对管道在腐蚀情况下的失效压力进行计算或预测,而影响失效压力的诸多因素中就包括管段的空间关联性。提出了计算关联系数的方法,同时分析了管段关联系数对管道的整体失效可能性评估的影响。最后结合实例,利用蒙特卡罗模拟方法,用所提出的方法在某管线进行了具体应用,并对结果进行了分析和讨论,结果表明:与那些没有考虑到腐蚀管线的管段关联性的评估结果相比,结合管段关联性的本方法在提高对管线失效可能性评估的准确度上可以提高近30%。     

输油管道双管同沟敷设停输过程的数值计算

为了研究同沟敷设情况下,不同油品的温度、管道埋地深度以及管间距对管道停输过程的影响,在研究计算传热学和流体动力学的基础上,对输油管道同沟敷设建立了数学模型并给出了边界条件,利用ANSYS软件对模型进行了网格划分和施加载荷之后,对同沟敷设的温度场进行了模拟计算.结果表明:提高原油和成品油的初温、增加管道埋地深度都会增加原油管道的停输时间;当管道间距大于1.2m以后,成品油管道对原油管道的停输时间的影响很小.1.2m为双管同沟敷设管道安全运行的最小间距.     

冻胀融沉对冻土区输油管道建设影响的研究

冻胀和融沉是冻土区埋地管道周围土体经常发生的两种现象,这将极大地影响管道的建设,产生对工程的冻害问题.为解决此问题,了解了冻土冻胀融沉的研究进展,论述了冻土冻胀、融沉研究的现状,总结了当前冻胀融沉机理、数值预报模型和防冻害措施的研究成果,探讨了目前冻土冻胀、融沉研究存在的不足,并对今后的研究方向进行了展望.需要建立更合理有效的冻胀、融沉预报模型,开发预报冻胀、融沉的软件,加强实验和工程验证,采用一系列创新设计来保护(或预先融化)冻土,抑制融沉.     

临时垫块支撑对沉管隧道结构受力影响的研究

在软土地区施工沉管隧道时,在基础层下添加临时垫块会造成管段内壁开裂等不利影响。基于此,文章采用MIDAS GTS软件对沉管隧道有垫块支撑和无垫块支撑工况进行了数值分析,并将两者的理论值进行了对比分析。分析结果表明:与无垫块支撑工况相比,在有垫块支撑位置处的管段弯矩值增加了近1倍,表明设计配筋偏危险;临时垫块的设置会使管段出现支点效应,对其运营期的内力分布影响较大,同时该处结构上部受拉,易出现裂缝;提出的有垫块支撑情况下管节纵截面的修正计算模型,具有一定可靠性,可为将来沉管隧道结构设计提供理论依据。     

沉管隧道管段接头防水研究--数值模拟分析

从沉管隧道施工的特点可知,管段与管段之间的接头防水十分重要,若接头之间水密性不能得到保证,会危害整条隧道的安全使用.文章通过沉管隧道管段接头首道防线,也是最重要防线的GINA止水带的数值模拟研究,对GINA止水带不同压缩量下的防水能力、压缩剪切情况下的防水能力及耐久性等情况进行了模拟、计算、分析.望对今后类似的大型沉管隧道管段接头的设计、施工有所帮助.     

液态CO_2输送管道弯管处冲刷腐蚀数值模拟

由于沿程阻力和外界环境的变化,液态CO_2管道内的CO_2会发生相态转变,含有杂质水的液态CO_2夹带的气态CO_2会对管道弯管处产生冲刷腐蚀。为了描述管道内部的冲刷腐蚀规律,利用ANSYS CFX软件对90°弯管的冲蚀现象进行数值模拟。模拟结果表明:冲蚀速率在弯管段60°~80°之间取得最大值;入口处流体速度由4 m/s增加到12 m/s,管壁的冲蚀速率由3.92×10-6kg/(m2·s)增加到3.47×10-5kg/(m2·s);随着弯管曲率半径增加,最大冲蚀速率产生位置发生前移。研究结果可为长距离液态CO_2管道铺设提供参考。     

CAESARⅡ软件在埋地循环水管道设计中的应用

埋地循环水管道回水温度较高时,为提高管道的安全性,需要进行应力分析。文中介绍了埋地管道土壤模拟的Peng理论,以及用CAESARⅡ软件建立埋地管道模型的方法,并利用CAESARⅡ软件对某工程的埋地循环水管道进行了应力分析,计算结果显示,该工程埋地循环水管道一次应力、二次应力均满足规范要求。对利用CAESARⅡ软件开展埋地循环水管道应力分析具有借鉴作用。     

沉桩的挤土效应

本文首先用无限土体平面应变圆柱形小孔扩张理论分析了沉桩的挤土机理，推导出饱和土沉桩时，周围土体中超孔隙水压力的理论计算公式，其次，提出了单桩周围土体水平向位移的经验估算式；通过实例说明如何理论上估计单桩周围超孔弹水压力，给出桩，土界面附近超孔隙水压力的经验式，最后对打群桩引起的超孔隙水压力变化作了定性分析。     

斜滑断层对埋地天然气管道力学性能影响

为研究斜滑断层作用下埋地天然气管道受力性能和影响因素,采用有限元软件ADINA进行数值模拟,建立三维管土相互作用非线性有限元模型.在该模型的基础上,分析了断层错动量、管道埋深、管径、内压以及不同管材对管道受力与变形的影响.研究结果表明:断层错动下,钢质管道最大受力与变形位置位于断层两侧,管道所受最大拉压应变相近;管道应...     

高落差长输管道地震反应数值分析

文中利用有限元软件ABAQUS建立高落差长输管道模型,模拟不同管径、壁厚、倾角的管道在地震荷载下的受力状态,得到各状态下的管道受力数据。通过对比分析,得到以下结论:在地震作用下,只有两个弯管处出现了应力集中,斜管段应力较小且无明显波动,最大应力一直出现在上弯管处;壁厚对高落差长输管道的地震反应影响较大;管径对管道地震反应影响很小;倾角对管道地震反应影响很大,是管道铺设中应该着重考虑的因素。     

考虑桩-土界面力学特性的桩体内力变形规律研究

文章以北京地铁10号线巴沟车站深基坑工程为依托,建立考虑桩-土接触界面力学特性的数值计算模型,分析桩体受力变形规律,并与实测数据进行对比,进而分析土体内摩擦角、界面法向耦合弹簧摩擦系数、界面切向耦合弹簧摩擦系数3个因素对桩体内力及变形的影响。研究结果表明:随着土的内摩擦角的增大,桩的弯矩减小,桩的水平位移减小,且影响程度逐渐减弱;随着法向耦合弹簧摩擦系数的增大,桩的最大弯矩和最大水平位移均先增大,后保持不变;切向耦合弹簧摩擦系数对桩的弯矩和水平位移的影响不大。研究结果对深基坑支护结构的设计计算具有重要的指导意义。