基于接触单元的埋地弯头工作荷载下的强度分析  被引量:5

Strength analysis of buried elbow under working load based on contact element

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作  者:刘啸奔 张宏[1] 夏梦莹[1] 许葵[1] 陈严飞[1] 张杰[2] 董彩虹[3] 徐寅平 

机构地区:[1]中国石油大学(北京)机械与储运工程学院,北京102249 [2]中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司,北京100083 [3]中国石油天然气股份有限公司北京油气调控中心,北京100007

出  处:《油气储运》2015年第10期1107-1110,共4页Oil & Gas Storage and Transportation

基  金:中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司科研项目"油气田地面工程埋地管道应力分析关键技术研究";CPEBF-2014-02

摘  要:埋地弯头是长输管道常见的结构形式,易在外载作用下发生失效。基于非线性有限元方法,使用壳单元模拟管道,实体单元模拟土壤,接触单元模拟管土相互作用,建立了工作荷载作用下弯头受力分析的数值计算模型。对比计算了管径、壁厚、弯头曲率半径、弯头夹角、管土摩擦因数、土壤弹性模量不同特性参数下的管道应力,给出了管道峰值应力的变化规律:管径越大,弯头应力越大。结构上可以通过增加壁厚,增加弯头曲率半径与弯头夹角等方法减小弯头应力,而夯实弯头处的土壤也能够起到降低弯头应力的作用。As a common structural element of long-distance pipeline, buried elbow may easily fail under external load. With the non-linear finite element method (FEM), a numerical model is built for stress analysis, with pipeline simulated by shell elements, soil simulated by solid elements, and interaction between elbow and soil simulated by contact elements. Through calculation and comparison of stresses under different characteristic parameters like pipeline diameter, wall thickness, curvature radius, inclination of elbow, friction factor between pipeline and soil, and elastic modulus of soil, changes in peak stresses of the pipeline are determined, namely, higher stresses can be observed on elbows with higher pipeline diameter. Structurally, it is possible to minimize stresses on the elbow by increasing wall thicknesses, curvature radius and inclination of elbows. In addition, compacting of soil around the elbow may help to reduce the stress on elbow. (6 Figures, 1 Table, 10 References)

关 键 词:埋地弯头 管土接触模型 非线性有限元法 强度分析 影响因素 

分 类 号:TE973.1[石油与天然气工程—石油机械设备]

 

参考文献:

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引证文献:

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