基于SPH-FEM耦合算法的埋地输气管道近场爆炸冲击动力响应
本文选题:SPH-FEM耦合算法 + 输气管道 ; 参考:《石油学报》2017年11期
【摘要】:利用ANSYS/LS-DYNA和LS-PREPOST前后处理模块,建立基于光滑粒子流体力学-有限单元法(SPH-FEM)耦合的土中爆炸模型。结果表明,土中爆炸波峰值压力随比例爆距的衰减规律与经验曲线基本一致,且瞬时爆腔尺寸也和相关经验描述吻合较好,从而验证了方法的可行性与准确性。针对X80大口径高压输气管线在土中近场爆炸的冲击响应过程,建立管-土-炸药耦合模型,分析起爆后不同时刻爆腔形状的演变过程(从球状到椭球状),得到不同时刻管体扰动(变形与受力)与土壤介质压缩形态的内在联系,详细描述管体迎爆面、背爆面测点的位移及应力特征,并反映最大冲击应力的截面分布情况及其在不同时刻的出现位置,最后,基于应变极限判断受冲击管道的失效情况。研究采用的耦合算法可为管道防爆研究提供新思路,对爆炸灾害下管体及周边结构的风险评估提供基于模拟分析的定量依据。
[Abstract]:An explosion model based on SPH-FEMM coupling of smooth particle hydrodynamics and finite element method is established by using ANSYS/LS-DYNA and LS-PREPOST pre-and post-processing modules. The results show that the attenuation law of the peak pressure of explosion wave with proportional explosion distance is basically consistent with the empirical curve, and the size of the instantaneous detonation cavity is in good agreement with the relevant empirical description, which verifies the feasibility and accuracy of the method. In view of the shock response process of X80 large caliber high pressure gas pipeline explosion in near field in soil, a coupling model of tube-soil-explosive is established. By analyzing the evolution process of cavity shape at different time after initiation (from spherical to ellipsoid), the internal relations between tube disturbance (deformation and force) at different times and the compression form of soil media are obtained, and the tube face is described in detail. The displacement and stress characteristics of the measured point on the back blasting surface reflect the cross-section distribution of the maximum impact stress and its location at different times. Finally, the failure of the pipe subjected to impact is judged based on the strain limit. The coupling algorithm used in this paper can provide a new idea for the research of pipeline explosion prevention and provide a quantitative basis based on simulation analysis for the risk assessment of pipe body and surrounding structure under explosion disaster.
【作者单位】: 西南石油大学石油与天然气工程学院;油气消防四川省重点实验室;
【基金】:油气消防四川省重点实验室开放基金项目(YQXF201601)资助
【分类号】:TE973
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,本文编号:1820727
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