冻土区埋地燃气管道在位移载荷的作用下易出现变形甚至断裂等问题。首先,建立不同埋地深度、不同管长的管-土相互作用模型,在ANSYS Geometry中进行模型处理;其次,对管道进行静力学分析,得到不同位移载荷及埋地深度下管道的变形与应力大小;最后,研究分析冻土融沉区管道的变形及应力变化规律。结果表明,冻土融沉区管道最大等效应力值出现在融沉土体与未融沉土体交界处;相同位移载荷下,随着埋地深度的增加,管道变形、最大应力逐渐减小;在管道长度相同情况下,随着位移载荷的增大,管道变形、最大应力逐渐增大,两者成正比例关系。
冻土区埋地燃气管道在位移载荷的作用下易出现变形甚至断裂等问题。首先,建立不同埋地深度、不同管长的管-土相互作用模型,在ANSYS Geometry中进行模型处理;其次,对管道进行静力学分析,得到不同位移载荷及埋地深度下管道的变形与应力大小;最后,研究分析冻土融沉区管道的变形及应力变化规律。结果表明,冻土融沉区管道最大等效应力值出现在融沉土体与未融沉土体交界处;相同位移载荷下,随着埋地深度的增加,管道变形、最大应力逐渐减小;在管道长度相同情况下,随着位移载荷的增大,管道变形、最大应力逐渐增大,两者成正比例关系。
冻土区埋地燃气管道在位移载荷的作用下易出现变形甚至断裂等问题。首先,建立不同埋地深度、不同管长的管-土相互作用模型,在ANSYS Geometry中进行模型处理;其次,对管道进行静力学分析,得到不同位移载荷及埋地深度下管道的变形与应力大小;最后,研究分析冻土融沉区管道的变形及应力变化规律。结果表明,冻土融沉区管道最大等效应力值出现在融沉土体与未融沉土体交界处;相同位移载荷下,随着埋地深度的增加,管道变形、最大应力逐渐减小;在管道长度相同情况下,随着位移载荷的增大,管道变形、最大应力逐渐增大,两者成正比例关系。
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冻土区土壤因其特殊性易受温度影响,土壤冻胀会使敷设在管沟内的管道翘曲变形。为使有限元分析结果更符合管道敷设在一定管沟尺寸下的实际要求,利用ABAQUS软件建立基于管沟参数的有限元模型,在冻胀作用下分析了管道在不同管沟尺寸参数下的应力分布规律。对比分析了在不同地表温度、管沟坡度、沟底加宽裕量等情况下的管道应力集中现象以及各参数对管道应力峰值的影响。结果表明:管道在冻胀区域与过渡区和非冻胀区会出现应力集中现象,管底冻胀区域中部为高风险失效区,地表温度对管道轴向应力分布影响最显著。管顶最大Von Mises应力在冻胀区域中部且随管沟坡度的增大而增大,过渡区和非冻胀区交界处的最大Von Mises应力随管沟坡度的增大而减小。管沟坡度一定时,过渡区和非冻胀区交界处的Von Mises应力最大,且随沟底加宽裕量的增大而增大。
冻土区土壤因其特殊性易受温度影响,土壤冻胀会使敷设在管沟内的管道翘曲变形。为使有限元分析结果更符合管道敷设在一定管沟尺寸下的实际要求,利用ABAQUS软件建立基于管沟参数的有限元模型,在冻胀作用下分析了管道在不同管沟尺寸参数下的应力分布规律。对比分析了在不同地表温度、管沟坡度、沟底加宽裕量等情况下的管道应力集中现象以及各参数对管道应力峰值的影响。结果表明:管道在冻胀区域与过渡区和非冻胀区会出现应力集中现象,管底冻胀区域中部为高风险失效区,地表温度对管道轴向应力分布影响最显著。管顶最大Von Mises应力在冻胀区域中部且随管沟坡度的增大而增大,过渡区和非冻胀区交界处的最大Von Mises应力随管沟坡度的增大而减小。管沟坡度一定时,过渡区和非冻胀区交界处的Von Mises应力最大,且随沟底加宽裕量的增大而增大。
冻土区土壤因其特殊性易受温度影响,土壤冻胀会使敷设在管沟内的管道翘曲变形。为使有限元分析结果更符合管道敷设在一定管沟尺寸下的实际要求,利用ABAQUS软件建立基于管沟参数的有限元模型,在冻胀作用下分析了管道在不同管沟尺寸参数下的应力分布规律。对比分析了在不同地表温度、管沟坡度、沟底加宽裕量等情况下的管道应力集中现象以及各参数对管道应力峰值的影响。结果表明:管道在冻胀区域与过渡区和非冻胀区会出现应力集中现象,管底冻胀区域中部为高风险失效区,地表温度对管道轴向应力分布影响最显著。管顶最大Von Mises应力在冻胀区域中部且随管沟坡度的增大而增大,过渡区和非冻胀区交界处的最大Von Mises应力随管沟坡度的增大而减小。管沟坡度一定时,过渡区和非冻胀区交界处的Von Mises应力最大,且随沟底加宽裕量的增大而增大。
基于AnsysWorkbench有限元分析软件,利用稳态热和静力学模块对冻土区埋地管道及其周围土壤温度场进行分析。分析发现:管道应力主要集中在弯头处,且埋地处的弯头应力较大;位移量则是在管道出土后的最前端出现最大值;土壤的温度场受低温管道的影响,在管道的四周形成了一个低温区,且温度以逐渐递增的形式向四周扩散。