挖掘荷载冲击下输气管道动力响应分析

为了对挖掘荷载冲击下输气管道的动力响应情况与影响因素进行分析,利用ANSYS AUTODYN有限元软件对挖掘荷载冲击管道的过程进行数值模拟,根据仿真结果分析不同挖掘环境下管道的受损程度。研究结果表明:当受到挖掘荷载的作用时,管道的应力分布成对称状,在荷载作用位置单元处,有效应力达到最大值,且挖掘荷载大小与斗齿数对管道受损程度的影响较为明显。     

滚石作用下埋地钢管道动力响应数值模拟分析

研究滚石-土-埋地钢管道组成的多元体系在冲击荷载作用下的动力响应.依据三维动态接触面算法构建滚石、土体和管道相互作用的力学模型及有限元分析模型,并采用LS-DYNA有限元软件从滚石初动能、冲击夹角、模拟临界状态等方面对滚石冲击荷载作用下埋地钢管道的动力响应进行数值模拟分析.研究得到了管道在滚石垂直或不同冲击角度撞击条件下的应力、位移变化规律,并在管道破坏临界状态下模拟出滚石初动能与滚石落地点距管道中心水平距离的关系.滚石撞击过程中,管道上各节点位移先增加后减小,出现反弹.本研究对埋地钢管道的风险评估、工程设计和防灾减灾具有重要参考价值.     

隧道并行输气管道爆炸对邻管的冲击效应分析

针对隧道内输气管道泄漏发生爆炸对相邻管道的潜在威胁,基于泄漏率的求解,得到爆炸气体的扩散分布规律,确定蒸气云爆炸的TNT当量;利用LS-DYNA有限元软件建立隧道并行输气管道爆炸模型,分析在不同的泄漏尺寸、爆心距和风速下,邻管对爆炸冲击的动力学响应。基于峰值振速的经验公式的验证,表明所采用的管隧模型的可行性。结果表明:在内压和爆炸荷载的共同作用下,隧道内管道的等效应力和速度会出现多个峰值,有别于开敞空间的爆炸规律;泄漏尺寸越小、爆心距和风速越大,管道的动力响应越小;相比爆心距和风速,管道的动力响应峰值对泄漏尺寸的变化更敏感。研究成果可为管隧结构在极端情况下的事故预防和维护抢修提供理论指导。     

覆土阻力对挖掘机损伤输气管道的动力响应研究

工程中管道挖掘损伤多为挖掘机具穿透土层后作用在管道上而导致。为确定覆土阻力下挖掘机对管道的损伤情况,利用ADAMS多体动力学软件,建立多体动力学仿真模型,再现挖掘过程,获取不同工况下有覆土阻力时管道所受挖掘荷载的时程曲线;最终将荷载时程曲线导入到ABAQUS有限元软件中,分析管道的动力响应情况。研究结果表明:单齿作用下管道承受的挖掘荷载的峰值是五齿作用下的1. 3～1. 9倍;与铲斗接触处的管道横截面的各项力学特征以接触点所在竖轴线为中轴线呈对称状态;挖掘荷载作用下,输气管道的Mises应力随着覆土厚度的增大而减小,且在覆土厚度变化量相同的情况下,覆土越深管道的Mises应力变化量越小。     

LNG长输管线泄漏引发的火灾爆炸事故影响分析

由于腐蚀、自然灾害、人为破坏及管道本身缺陷等因素,输气管道发生泄漏事故概率较高,同时蒸汽云爆炸造成的后果最为严重.本文采用蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法对LNG长输管道泄漏引发的火灾爆炸事故影响进行模拟分析.     

模拟层合板受冲击后变形损伤过程的一种改进的动态三维有限元方法

给出了基于增量形式动态损伤本构关系和损伤参数模型的动态三维有限元方法,适合于模拟层合板受冲击后变形损伤破坏过程。对接触处理算法也作了改进,并导出了冲击过程的动力方程。     

新型带弹簧支撑抗冲击研究及其在泥石流拦挡坝中的应用

为了使结构或构件能够更好地承受住泥石流、爆炸等冲击荷载,设计出一种新型带弹簧的支撑(件)。运用显式动力分析方法,对冲击载荷作用下的这种支撑进行数值模拟,计算得到新型支撑的动力响应,并与普通支撑进行对比分析。结果表明,新型支撑能更好地防止冲击荷载作用下的结构过早发生塑性变形。另外,在泥石流防治结构中,引入这种新型支撑,设计出新型泥石流拦挡坝。运用有限元软件ls-dyna对新型泥石流拦挡坝进行大块石冲击模拟,并与普通重力式拦挡坝进行对比分析,得出新型拦挡坝坝底应力远小于普通泥石流拦挡坝的应力。研究结果表明,新型带弹簧支撑及新型泥石流拦挡坝的抗冲击效果非常明显。     

含单纯凹陷薄壁不锈钢燃气管道的韧性损伤程度分析

为了分析小尺寸薄壁管道上的凹陷与损伤的关系,在Oyane韧性断裂准则的基础上,采用有限元数值计算方法,研究了管道尺寸、施痕物尺寸等参数变化下,凹陷深度对管道损伤程度的影响规律;对数值模拟结果进行线性回归分析,并根据输出结果,在一定的应用范围内获得了凹陷深度和管道损伤程度的具体数学表达式。研究结果表明:无论沿管道环向还是轴向,Von Mises等效应力最大值都不在凹陷中心,而是在凹陷中心附近;凹陷深度越大,最大等效塑性应变点离凹痕中心越远;凹陷对管道的损伤程度随管道尺寸和压头尺寸的增加而减小,运行内压对损伤程度的影响很小,可以忽略不计。     

模拟层合板受冲击后变形损伤过程的一种改进的动态三维有限元方法

给出了基于增量形式动态损伤本构关系和损伤参数模型的动态三维有限元方法，适合于模拟层合板受冲击后变形损伤破坏过程。对接触处理算法也作了改进，并导出了冲击过程听动力方程。     

喷雾过程液滴碰撞一聚合模型研究

对喷雾过程计算重要环节之一的液滴碰撞—聚合进行理论研究 ,建立液滴碰撞—聚合子模型。对一采用双喷嘴方案的喷雾过程进行三维数值模拟 ,说明液滴碰撞—聚合模型在喷雾过程计算时的重要作用     

空间碎片超高速碰撞的数值方法研究

应用非线性动力学数值仿真软件AUTODYN-2D对空间碎片的超高速碰撞问题进行模拟,研究不同数值计算方法和材料模型的适用范围,空间碎片形状对碎片云的影响,冲击相变等问题。结果表明,在研究超高速碰撞中普遍采用的SPH方法可以很好地模拟碎片云的情况,但是难以对冲击相变问题进行模拟,而采用侵蚀模型的拉格朗日方法可较好地反映冲击相变现象。Tilloston状态方程适用于描述冲击相变问题,包括汽化问题。Johnson-Cook强度模型用来对应变硬化、应变率硬化以及熔化等问题进行模拟。因此,在当速度足以使材料发生相变时,Tilloston状态方程和Johnson-Cook强度模型是比较好的选择。     

喷雾过程液滴碰撞-聚合模型研究

对喷雾过程计算重要环节之一的液滴碰撞-聚合进行理论研究,建立液滴碰撞-聚合子模型.对一采用双喷嘴方案的喷雾过程进行三维数值模拟,说明液滴碰撞-聚合模型在喷雾过程计算时的重要作用.     

基于突变理论的采空塌陷区输气管道危险性评价研究

为了减少采空塌陷区输气管道危险性评价中对主观判断的依赖,提出以突变理论为基础的危险性评价模型。首先,从采矿因素、岩体物理力学参数、环境与地质因素和埋地管道因素等4个方面分析采空塌陷区输气管道危险性影响因素;其次,建立采空塌陷区输气管道危险性指标体系;然后,对指标体系中的底层指标进行无量纲化和归一化处理;最后,计算得到输气管道危险性突变数值,进而实现对采空塌陷区输气管道危险性等级的综合评判。将以上评价模型进行实例应用,应用结果表明,基于突变理论的采空塌陷区输气管道综合评价模型可以用于采空塌陷区输气管道的危险性评价。     

汽车碰撞模拟装置加速度测试

在安全气囊的关键部件——气体发生器的产气性能测试试验中,加速度是一个重要的被测参数.采用1套台架冲击实验装置模拟汽车碰撞过程.通过调节提升高度和弹性缓冲物来使碰撞加速度峰值和碰撞持续时间满足气体发生器产气性能测试试验的要求.     

穿越水域输气管道裸露悬空段的应力敏感性分析

为保证穿越水域输气管道裸露悬空段的安全运行,需要对裸露悬空段的应力进行敏感性分析。根据流体动力学和固体力学理论,利用有 限元软件对水流冲击下的裸露悬空管段进行流固耦合模拟分析,并找出影响管道受力的主要因素。基于模拟计算结果,采用单因素敏感性分析 法分析各影响因素对管道应力的影响程度,计算各敏感度系数并识别出影响管道应力的关键因素。计算结果表明:裸露悬空管段的径厚比和悬 空长度为影响管道应力的关键因素,两者与管道应力同方向变化,且管道应力对径厚比的敏感性相较于其对悬空长度更强。     

基于ABAQUS的穿越公路输气管道力学性状分析北大核心CSCD

为研究穿越公路埋地天然气管道在车辆载荷下的力学性状,运用ABAQUS有限元软件建立了输气管道-覆盖土壤的三维接触模型,模拟了不同管径、管道壁厚、管道内压、管道埋深以及交通载荷工况下,管道的应力应变情况,得到了不同变量条件下埋地天然气管道的应力应变规律。研究结果表明:交通载荷下输气管道穿越公路时,从经济性考虑,其埋深应控制在2m范围内;结合管道内压,对不同超载程度下重载车辆对埋地管道的力学性能影响进行分析,从安全性考虑,管道宜采用套管敷设穿越形式。所得结论可为输气管道穿越公路段的设计提供参考。     

燃气爆炸荷载下隧道砌体损伤规律与事故影响范围研究

为降低隧道内燃气爆炸时砖砌体抛射物造成人员伤亡的概率,以中缅油气管道隧道砖砌体为研究对象,建立3种不同类型砖砌体的数值模型,将燃气爆炸荷载简化为三角形荷载,基于LS-DYNA软件,研究燃气爆炸荷载下隧道砖砌体结构的损伤规律与砖砌体抛射物的潜在影响范围.研究结果表明:砖砌体在天然气爆炸荷载作用下,可能会发生整体破坏,产生...     

基于ABAQUS的穿越公路输气管道力学性状分析

为研究穿越公路埋地天然气管道在车辆载荷下的力学性状,运用ABAQUS有限元软件建立了输气管道-覆盖土壤的三维接触模型,模拟了不同管径、管道壁厚、管道内压、管道埋深以及交通载荷工况下,管道的应力应变情况,得到了不同变量条件下埋地天然气管道的应力应变规律。研究结果表明:交通载荷下输气管道穿越公路时,从经济性考虑,其埋深应控制在2m范围内;结合管道内压,对不同超载程度下重载车辆对埋地管道的力学性能影响进行分析,从安全性考虑,管道宜采用套管敷设穿越形式。所得结论可为输气管道穿越公路段的设计提供参考。     

防冲吸能构件应变特性及巷道支架应用研究*

为明确防冲吸能支护的力学特性及其应用效果,基于竖向准静态压缩试验研究防冲吸能构件的荷载位移曲线,采用ABAQUS模拟防冲吸能构件的变形压溃过程,并与试验结果进行对比,对变形过程中构件管壁的应变演化进行分析,进而研究吸能支架在冲击作用下的应变特性。研究结果表明:数值计算可以较好地对防冲吸能构件的变形吸能过程和荷载位移曲线进行模拟;采用该构件的液压支架能够满足防冲吸能支护的设计理念和原则;对吸能支架吸能特性研究,防冲吸能构件能够在冲击来临时更好地保护支架,研究成果可为冲击地压巷道支护体系提供设计参考。     

爆炸荷载统计模型下重力坝动力响应随机分析

为准确预测混凝土重力坝结构在爆炸荷载作用下的动力响应特征,确定其概率意义上合理的防爆距离,提出基于爆炸荷载统计模型的重力坝结构动力响应随机性分析方法。首先,在已有爆炸荷载公式、计算图表和相关试验统计数据的基础上,建立空中爆炸荷载统计模型。同时,构建国内某混凝土重力坝的非溢流坝段的炸药-空气-坝体-地基的有限元耦合模型。然后,在考虑爆炸荷载的不确定性情况下,运用动力学显式算法分析坝体结构的不确定性动力响应特征。最后,采用统计学分析方法研究坝体动响应量最值的概率分布特征及损伤状态随比例爆炸距离的变化。结果表明,结构爆炸动力峰值响应量大致服从正态分布,在重力坝结构的抗爆防护设计中应合理考虑爆炸荷载变异性的影响。