车—路—土耦合作用下管道动力响应特性研究
发布时间：2021-05-12 15:54
随着城市建设规模的不断扩大和工农业生产需求的不断增长,越来越多的管道直接埋设在道路以下或是被扩展的道路所覆盖。由于路面不平产生的车辆荷载通过路面和土壤作用到埋地管道上,导致管道发生严重变形及损坏现象,对其正常使用与安全运行带来了极大影响。本文将车-路-土-管道作为一个整体动力学系统,针对城市区域典型沥青混凝土路面下埋设的钢质薄壁管道,运用有限元分析软件ABAQUS,在充分考虑路面体系结构、土壤粘性、管道弹塑性和管-土之间接触特性的前提下,解决了管-土相互作用的接触问题,建立了路-管-土系统有限元结构模型,并采用有限元和无限元相结合的方法解决了路-管-土系统有限元结构模型的边界效应问题,探讨了车辆多轮随机动荷载的施加方法,建立了车-路-土耦合作用下路-管-土系统有限元分析模型。对沿公路横向和纵向两种埋地管道的动力响应进行仿真研究,探讨了不同车辆行驶速度、不同车辆载重量、不同管道埋深时埋地管道等效应力的响应特性,揭示了整车多轮随机动载荷通过路-土传至管道的机理。本文研究成果为车辆荷载作用下的路-管-土系统有限元建模与求解提供了有效方法,对进一步开展车-路-土耦合作用下埋地管道的疲劳损伤研究...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的提出及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第二章 路-管-土系统有限元模型建立
2.1 引言
2.2 路-管-土系统有限元模型建立
2.2.1 路面体系结构
2.2.2 埋地管道
2.2.3 土壤力学特性
2.2.4 管-土相互作用模拟
2.2.5 路-管-土系统有限元模型建立
2.3 车辆多轮荷载施加方法
2.3.1 接地面积的确定
2.3.2 车辆荷载加载位置和方式
2.4 本章小结
第三章 车-路-土耦合作用下埋地管道动力响应特性研究
3.1 引言
3.2 埋地管道应力响应特性
3.2.1 管道内壁应力时程变化
3.2.2 管道内壁各点等效应力和各向应力
3.2.3 管道外壁应力时程变化
3.2.4 管道外壁各点等效应力和各向应力
3.3 埋地管道应变响应特性
3.3.1 管道内壁应变时程变化
3.3.2 管道内壁各点各向应变
3.3.3 管道外壁应变时程变化
3.3.4 管道外壁各点各向应变
3.4 车速、载重、埋深对埋地管道应力响应的影响
3.4.1 车辆行驶速度对管道应力的影响
3.4.2 车辆载重量对管道应力的影响
3.4.3 管埋深度对管道应力的影响
3.5 本章小结
第四章 车辆随机动载荷作用下路-管-土系统动力响应特性
4.1 引言
4.2 车辆随机动载荷作用下路-管-土系统应力变化特性
4.2.1 管道纵向埋置时路-管-土系统应力变化
4.2.2 管道横向埋置时路-管-土系统应力变化
4.3 车辆随机动载荷作用下路-管-土系统应变变化特性
4.3.1 管道纵向埋置时路-管-土系统应变变化
4.3.2 管道横向埋置时路-管-土系统应变变化
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 全文工作总结
5.2 存在的问题及工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车动载对沥青路面作用深度的影响研究[J]. 张献民,刘小兰. 中外公路. 2016(02)
[2]基于路面不平整度的车辆动荷载系数分析[J]. 杨春风,解帅,孙吉书. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(04)
[3]输油管道土压力影响因素有限元分析[J]. 周正峰,苗禄伟,梁斌. 中外公路. 2014(05)
[4]基于斯潘格勒理论的埋地柔性管道有限元分析[J]. 肖俊,李卓球,陈建中. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]落石冲击作用下埋地管道力学响应[J]. 孙翔,刘传奇,薛世峰,闫文文. 低温建筑技术. 2013(11)
[6]重型车辆三维随机路面道路友好性仿真[J]. 刘大维,蒋荣超,陈焕明,严天一. 农业机械学报. 2012(12)
[7]有限应变测量的关键原理——摩尔圆[J]. 刘瑞珣,吕古贤,刘德良,张臣,任宏. 地质通报. 2011(04)
[8]地基不均匀沉降时埋地管涵纵向力学模型探讨[J]. 申文明,唐晓武,边学成,陈云敏,宋广. 工业建筑. 2010(10)
[9]基于多体模型的重型车辆对路面动载特性[J]. 刘大维,刘伟,陈焕明,李国政,蒋荣超. 农业机械学报. 2009(11)
[10]岩土材料在非关联流动法则下剪胀角选取探讨[J]. 孔位学,芮勇勤,董宝弟. 岩土力学. 2009(11)
博士论文
[1]机械冲击荷载对邻近埋地管道的影响及控制研究[D]. 佘艳华.中国工程物理研究院 2012
[2]地基—路面结构体系的静动力特性研究[D]. 刘俊卿.西安建筑科技大学 2006
硕士论文
[1]行车荷载作用下含埋地管道沥青道路承载特性试验研究[D]. 何炼.北方工业大学 2018
[2]车行道下方埋地管道的力学性状研究[D]. 芶文锦.重庆大学 2016
[3]七自由度多轴车辆模型在波形路面上的动力分析[D]. 陈鹏鹏.重庆交通大学 2010
[4]载重汽车空气悬架道路友好性研究[D]. 曹永军.贵州大学 2009
[5]落石冲击下浅埋管道动力学响应分析与模拟[D]. 荆宏远.中国地质大学 2007
[6]交通荷载作用下埋地管道的力学性状分析[D]. 李洵.浙江大学 2004
本文编号：3183696
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的提出及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第二章 路-管-土系统有限元模型建立
2.1 引言
2.2 路-管-土系统有限元模型建立
2.2.1 路面体系结构
2.2.2 埋地管道
2.2.3 土壤力学特性
2.2.4 管-土相互作用模拟
2.2.5 路-管-土系统有限元模型建立
2.3 车辆多轮荷载施加方法
2.3.1 接地面积的确定
2.3.2 车辆荷载加载位置和方式
2.4 本章小结
第三章 车-路-土耦合作用下埋地管道动力响应特性研究
3.1 引言
3.2 埋地管道应力响应特性
3.2.1 管道内壁应力时程变化
3.2.2 管道内壁各点等效应力和各向应力
3.2.3 管道外壁应力时程变化
3.2.4 管道外壁各点等效应力和各向应力
3.3 埋地管道应变响应特性
3.3.1 管道内壁应变时程变化
3.3.2 管道内壁各点各向应变
3.3.3 管道外壁应变时程变化
3.3.4 管道外壁各点各向应变
3.4 车速、载重、埋深对埋地管道应力响应的影响
3.4.1 车辆行驶速度对管道应力的影响
3.4.2 车辆载重量对管道应力的影响
3.4.3 管埋深度对管道应力的影响
3.5 本章小结
第四章 车辆随机动载荷作用下路-管-土系统动力响应特性
4.1 引言
4.2 车辆随机动载荷作用下路-管-土系统应力变化特性
4.2.1 管道纵向埋置时路-管-土系统应力变化
4.2.2 管道横向埋置时路-管-土系统应力变化
4.3 车辆随机动载荷作用下路-管-土系统应变变化特性
4.3.1 管道纵向埋置时路-管-土系统应变变化
4.3.2 管道横向埋置时路-管-土系统应变变化
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 全文工作总结
5.2 存在的问题及工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车动载对沥青路面作用深度的影响研究[J]. 张献民,刘小兰. 中外公路. 2016(02)
[2]基于路面不平整度的车辆动荷载系数分析[J]. 杨春风,解帅,孙吉书. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(04)
[3]输油管道土压力影响因素有限元分析[J]. 周正峰,苗禄伟,梁斌. 中外公路. 2014(05)
[4]基于斯潘格勒理论的埋地柔性管道有限元分析[J]. 肖俊,李卓球,陈建中. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]落石冲击作用下埋地管道力学响应[J]. 孙翔,刘传奇,薛世峰,闫文文. 低温建筑技术. 2013(11)
[6]重型车辆三维随机路面道路友好性仿真[J]. 刘大维,蒋荣超,陈焕明,严天一. 农业机械学报. 2012(12)
[7]有限应变测量的关键原理——摩尔圆[J]. 刘瑞珣,吕古贤,刘德良,张臣,任宏. 地质通报. 2011(04)
[8]地基不均匀沉降时埋地管涵纵向力学模型探讨[J]. 申文明,唐晓武,边学成,陈云敏,宋广. 工业建筑. 2010(10)
[9]基于多体模型的重型车辆对路面动载特性[J]. 刘大维,刘伟,陈焕明,李国政,蒋荣超. 农业机械学报. 2009(11)
[10]岩土材料在非关联流动法则下剪胀角选取探讨[J]. 孔位学,芮勇勤,董宝弟. 岩土力学. 2009(11)
博士论文
[1]机械冲击荷载对邻近埋地管道的影响及控制研究[D]. 佘艳华.中国工程物理研究院 2012
[2]地基—路面结构体系的静动力特性研究[D]. 刘俊卿.西安建筑科技大学 2006
硕士论文
[1]行车荷载作用下含埋地管道沥青道路承载特性试验研究[D]. 何炼.北方工业大学 2018
[2]车行道下方埋地管道的力学性状研究[D]. 芶文锦.重庆大学 2016
[3]七自由度多轴车辆模型在波形路面上的动力分析[D]. 陈鹏鹏.重庆交通大学 2010
[4]载重汽车空气悬架道路友好性研究[D]. 曹永军.贵州大学 2009
[5]落石冲击下浅埋管道动力学响应分析与模拟[D]. 荆宏远.中国地质大学 2007
[6]交通荷载作用下埋地管道的力学性状分析[D]. 李洵.浙江大学 2004
本文编号：3183696
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