冻土膨胀对调压站管线应力变化影响分析

【摘要】本文针对高压调压站管线在冻土膨胀影响下出现形变失效问题，通过实地调压站调查，弹性力学力学理论分析和建立多组模型分析，采用有限元分析软件ANSYS建立天然气管道模型，分析其在冻土膨胀作用下的应力变化，得出的结论将为调压站的安全管理工作和动态安全监控提供科学指导和理论依据。这种方法将为新的管道产品的研发提供合理的建议，同时也为管道力学分析问题提供了一种新的思路和方法，对保障调压站的安全运行，保证燃气的稳定供应与居民的用气安全具有重要现实意义。本文利用ANSYS软件模拟调压站天然气管道，根据管线实际所处的静态环境结合力学分析理论对管道模型进行合理简化，建立管道有限元模型，分析不同直径、跨度的管道，在不同静力环境下的应力分布、最大应力位置和位移情况。首先，对形变失效问题产生的原因进行分析，并根据ANSYS分析结果进行处理，验证并找出管线形变失效发生的部位。其次，通过对不同边界条件下管线的模拟分析，期望找出管线失效与位移、跨度、管径的线性关系，更加全面实际地分析调压站管线受力。管线的静力学分析计算表明，管线的应力集中点和脆弱点集中在管线弯头处内侧和管线接地部位。通过对不同跨度不同管径的管线进行对比分析，发现了管线跨度与应力最大值成反比例关系，管径大小与应力最大值成正比例关系。本文的创新之处在于在力学分析研究中，利用ANSYS有限元分析软件对调压站管线进行静态仿真模拟分析，找出了管线的危险点和应力集中区，并分组分别分析冻土位移载荷、管径大小、跨度与应力最大值的关系，为调压站的危险预警和分组分类预警提供了理论基础，保障调压站的安全运行。
【作者】李世龙；
【导师】姜亢；
【作者基本信息】首都经济贸易大学，安全技术及工程，2014，硕士
【关键词】ANSYS；调压站管线；冻土膨胀；力学分析；脆弱点；

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