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埋地压力管道在线监测的若干问题研究

韩俊维  
【摘要】:在众多的输送方式中管道输送是一种最经济的方式。在管道运行中不可避免的会遭受到自然的、人为的和机械的不同程度的破坏从而造成管道的破坏管道内介质的泄漏。当管道在线检测传感器布置时,必须了解影响管道泄漏的因素例如管道的应力、管道的沉降、外界对管道的影响等因素。本文针对地下管道在线检测的若干问题进行了研究,主要研究内容如下:1、研究了利用有限元软件在不同工况下的等直管道和三通管道的应力模拟。结果表明,对于等直管道,管道跨中的上部和底部受到的应力最大,从跨中向两端应力逐渐减小,管道的侧向的应力较小并且应力面积呈现沿管道长度方向的带状形式。对三通管道在接头处出现了应力集中的现象,并且应力达到了整个管道的最大值。2、比较了计算管道沉降了各种不同的方法,对刚性管推导出了3次曲线的沉降计算的公式,对柔性管道沉降量计算推到出与索类似的弯曲曲线来计算。用这样的计算公式,只要测得在轴线方向的应变或变形量,就可以方便地计算出沉降。3、推导了微分算子法计算管道的沉降量。该算法充分的考虑到了影响管道的各个因素,对管道和土体的因素忽略的较小,能够精确的计算管道的沉降量。通过算例子,说明了利用微分算子法推导出的沉降量计算的方程中含有4个常数的确定方法。4、研究了管道和土体之间相互作用的各种不同的模拟方法以及在局部荷载作用下管道和土体应力的分布情况,重点分析了在局部荷载作用下土体的内摩擦角、粘聚力、泊松比以及管道的直径对管道的应力的影响程度。5、研究了重物降落对管道应力的影响,综合分析了在冲击荷载作用下管道的应力情况并利用LS-DYNA程序分析了管道的不同应力的时程曲线。6、研究了三种优化方法在传感器优化布置的可行性,这三种方法是权重法、最短路法、图论法。


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