土体沉陷时埋地管线力学性状的有限元分析

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1、中图分类号：TE832单位代码：11414学号：2013213506题目土体沉陷时埋地管线力学性状的有限元分析专业或领域动力工程研究方向压力容器及管道安全工程专业硕士生赵敏指导教师孙国刚教授现场导师王志强高级工程师入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月硕士专业学位论文独创性声明郑重声明：本硕士专业学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的

2、说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：日期：导师签名：日期：硕士专业学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限0年，解密后适用本授权书。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，

3、必须征得导师书面同意，且须以中国石油大学（北京）为第一署名单位。作者签名：日期：导师签名：日期：-I-摘要摘要由于地震等地层运动引起的土体沉陷情况会导致埋地管道的失效破坏，因此研究土体沉陷时埋地管道的应力分布与变形规律是十分必要的。本文利用有限元软件ANSYS对土体沉陷情况下的埋地管线进行数值模拟计算，研究埋地管线内部的力学性状。本文考虑到管线沉陷变形时发生的非线性行为，设置土体单元为实体单元，计算模型为适合于岩土力学的D—P模型；管线单元为壳单元，同时在两者之间建立接触对；通过对土体施加竖直向下的纵向位移来模拟土体沉陷的情况，分别设置管线模型为纯弹性线性模型和三折线模型来进

4、行研究分析。采用纯弹性线性模型对埋地管线进行分析，研究埋地管道管顶沿轴线方向的纵向位移、轴向应力、等效应力与等效应变的变化规律。采用独立变量法，通过改变埋地管线的外径、壁厚、沉陷区域长度、土体沉陷深度、管道埋深、土体种类、管土摩擦系数和管道内压等参数，研究这些参数对管道在土体沉陷情况下力学性状的影响，总结出管线在土体断层处的变化规律。采用三折线模型对埋地管线进行分析，依托某天然气储气调峰管道工程的实际工况，研究管线在弹塑性变形与塑性变形区域内的力学性状和管道在可能出现管道失效破坏时不同参数下的最大允许沉陷量，总结出管道埋深和管道内压对埋地管道最大允许沉陷量的影响情况。关键词：

5、埋地管道；土体沉陷；力学性状-II-ABSTRACTThefiniteelementanalysisonthemechanicalpropertiesoftheburiedpipelineunderthesituationofthesoilstratamovementABSTRACTItisnecessarytoanalyzethestressdistributionanddeformationregularityofburiedpipelineswhichareunderthesituationofthesoilstratamovement,asthesoilsubside

6、ncecausedbythesoilstratamovementsuchasearthquakewillleadtothefailureofburiedpipeline.Inthisthesis,thefiniteelementsoftwareANSYSisusedtoconductnumericalsimulationontheburiedpipelinesinordertostudythemechanicalpropertiesofthepipeline.Consideringthenonlinearoccursinthepipelinesubsidencedeforma

7、tion,thesolidelementisusedtosimulatethesoil,andsoastheD-Pmaterialmodel,whichisusuallyusedforgeomaterial.Theshellelementisusedtosimulatethepipeline,andcreatethecontactpairbetweenthesoilandpipeline.Thesoilisexertedverticaldisplacementtosimulatethesituation