地震灾害下埋地管道的有限元分析

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2022.02.010

辽宁石油化工大学学报 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (2): 61-66.DOI: 10.3969/j.issn.1672-6952.2022.02.010

地震灾害下埋地管道的有限元分析

姜志达(), 王岳(), 吴玉国

辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2021-03-11 修回日期:2021-04-09 出版日期:2022-04-25 发布日期:2022-05-21
通讯作者: 王岳
作者简介:姜志达（1996⁃），男，硕士研究生，从事油气管道安全与防护方面的研究；E⁃mail：1361038653@qq.com。
基金资助:
辽宁省自然科学基金指导计划项目(2019?ZD?0060)

Finite Element Analysis of Buried Pipeline in Earthquake Disaster

Zhida Jiang(), Yue Wang(), Yuguo Wu

College of Petroleum Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2021-03-11 Revised:2021-04-09 Published:2022-04-25 Online:2022-05-21
Contact: Yue Wang

摘要/Abstract

摘要：

管道运输是输送油气等重要物资的主要手段，而地震对埋地管道的破坏是难以修复的。首先，基于非线性动力学理论，运用ANSYS有限元软件建立了管道?土体模型；然后，建立管道与土体之间的非线性接触模型，通过对有限元模型施加载荷，得到了埋地管道的静力分析结果；最后，对埋地管道施加不同的地震波并进行了比较。结果表明，管道的上部和下部在地震波的影响下产生了较大的位移；随着输入的地震波逐渐加大，管道下部的位移减小，但仍大于管道两侧的位移。由此可知，发生地震时管道的上部和下部受到的影响较大。

关键词: 有限元, 接触模型, 地震波, 位移

Abstract:

Pipeline transportation is the main means to transport oil and gas and other important materials, and the damage of buried pipelines by earthquake is difficult to repair. Based on the nonlinear dynamic theory, the ANSYS finite element software was used to establish the pipeline?soil model, and then the nonlinear contact model between pipeline and soil was established. Finally, different seismic waves were applied to the buried pipeline and compared. The results show that the upper and lower parts of the pipeline have large displacements under the influence of seismic waves; as the input seismic waves gradually increase, the displacement of the lower part of the pipeline decreases, but it is still greater than the displacement on both sides of the pipeline. It can be seen that the upper and lower parts of the pipeline will be greatly affected when an earthquake occurs.

Key words: Finite element, Contact model, Earthquake wave, Displacement

中图分类号:

TE88

姜志达, 王岳, 吴玉国. 地震灾害下埋地管道的有限元分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(2): 61-66.

Zhida Jiang, Yue Wang, Yuguo Wu. Finite Element Analysis of Buried Pipeline in Earthquake Disaster[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2022, 42(2): 61-66.

图/表 12

参考文献 14

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14	李立云，刘晓晓，杜修力，等.埋地管道地震响应的数值仿真模型分析［J］.地震工程与工程振动，2015，35（6）：106⁃113.

参数	数值
弹性模量×10^－11/Pa	2.1
密度/（kg·m^－3）	7 850
泊松比	0.3
长度/m	10
内径/m	0.381 0
外径/m	0.404 8
壁厚/m	0.023 8
埋深/m	2

参数	数值
弹性模量×10^－11/Pa	2.1
密度/（kg·m^－3）	7 850
泊松比	0.3
长度/m	10
内径/m	0.381 0
外径/m	0.404 8
壁厚/m	0.023 8
埋深/m	2

参数	数值
弹性模量×10^－8/Pa	2.0
密度/（kg·m^－3）	1 800
泊松比	0.3
长度/m	10
宽度/m	4
深度/m	4

参数	数值
弹性模量×10^－8/Pa	2.0
密度/（kg·m^－3）	1 800
泊松比	0.3
长度/m	10
宽度/m	4
深度/m	4

地震波	时间	地点	MSE值	阿里亚斯烈度/（m·s^－1）	最低可用频率/Hz
北卡里夫地震波	1975⁃06⁃07	北卡里夫门多西诺角	4.921 8	0.1	1.625 0
尼加拉瓜地震波	1972⁃12⁃23	尼加拉瓜马那瓜	273.318 6	2.0	0.375 0
圣费尔南多地震波	1971⁃09⁃02	圣费尔南多帕科伊马大坝	3.428 3	8.9	0.087 5
洛杉矶好莱坞地震波	1971⁃02⁃09	圣费尔南多洛杉矶好莱坞	0.371 5	0.7	0.100 0

地震灾害下埋地管道的有限元分析

Finite Element Analysis of Buried Pipeline in Earthquake Disaster

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图/表 12

参考文献 14

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