管道悬空的ABAQUS仿真分析.pdfVIP

64 内蒙古石油化工 2014年第14期 管道悬空的ABAQus仿真分析 孙 健 (中国石油天然气管道局第五工程公司，河北 任丘 062550) 摘 要 ：通过实验得到的数据建立管材的本构模型，借助ABAQUS软件对悬空管道的力学状态进 行了仿真分析，通过不同极限长度下的仿真运算，得到了管线的弹性和极限悬空长度，同时影响参数对 比分析也使得研究体系更加完备。本研究成果为管道安全维护提供具体参考，为管道的科学管理提供有 效依据，对现实复杂环境下管道事故的预防和处理有指导意义。 关键词 ：本构关系；管道悬空；ABAQUS；参数对比 中图分类号 ：TE319 文献标识码 ：A 文章编号 ：1006--7981(2O14)14—0064一O4 管道沿线地质地貌错综复杂，自然条件恶劣， 受不良地质现象影响大，管道力学状态的改变，使管 道局部强度失效或产生较大的位移应力或应力腐蚀 裂纹，导致管道破坏，从而发生管道事故。由于国内 的油气长输管道几乎都是埋地管道，管道运营阶段 不可避免地涉及到特殊土体导致的地质灾害。埋地 管道受外界载荷 (如地质滑坡、坍塌、疏松土壤沉降、 湿陷性黄土、地震、水毁等)影响导致大跨度悬空，轻 则引起管道大变形 ，大面积悬空、局部变形或应力集 中[1]，从而导致较大的位移应力、屈曲或蠕变，严重 图1 X65应力一应变曲线 时甚至导致管道 ．裂破坏，给管道运营带来安全隐 对于管材塑性阶段的分析，需要描述管道屈服 患。 后的应力一应变特性，采用Ramberg--Osgood本构 21世纪以来，随着汁算机的应用和有限元软件 模型 ，数学表达式为： 的不断开发，管土互作用问题的研究得到了进一步 e=EEl+ ( ] 深入和提高。埋地管道的应力、应变和位移越的模拟 式中：E——弹性模量，MPa； 来越多的运用了仿真分析软件，可以使得管道完整 n、r——Ramberg—Osgood参数； 性管理更为科学完善 ，节省了大量费用 。 ￡——工程应变 ； 1 模型假设与建立 口——轴向应力，N ／m。； 1．1 本构关 系 — — 屈服应力，N／m 。 X65的的单向拉仲试验 ，测得管材数据和应力 结合拉伸试验测得的数据，代人上式，可得和值 应变关系图像，如下。 分别为8、14。 表 I X65(L450)单 向拉伸试验数据表 因此在塑性阶段，管材的本构关系方程为： X65： _aLl十8( )]‘ 1．2 模型假设 理论方法建立的模型并不能完全表征管土相互 作用，有限元方法能给出详细的管道应力和应变分 收稿 日期 ：2O14—05一一1O 作者简介：孙健 (1985一)，男，山