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[学位论文] 徐佳华南理工大学 2020年硕士导师: 陈国华;范银华共119页

摘要 : 随着天然气管道建设规模的扩大，受限于地理和经济因素，埋地输气管道采用近距离并行或交叉敷设的情况逐渐增多。当其中一条管道发生泄漏爆炸时，易对相邻的天然气管道造成破坏，导致后者失效，进而产生耦合效应，扩大事故后果。因此，有必要开展埋地... 展开随着天然气管道建设规模的扩大，受限于地理和经济因素，埋地输气管道采用近距离并行或交叉敷设的情况逐渐增多。当其中一条管道发生泄漏爆炸时，易对相邻的天然气管道造成破坏，导致后者失效，进而产生耦合效应，扩大事故后果。因此，有必要开展埋地并行交叉天然气管道爆炸耦合风险分析和评估方面的研究。针对管道并行和交叉工况下源管道发生泄漏爆炸冲击目标管道的场景，通过理论计算和数值模拟相结合的方式进行研究，主要内容如下： (1)目标管道MISES峰值应力分析。通过LS-DYNA数值模拟的方法研究源管道泄漏气云爆炸作用下目标管道MISES应力变化及MISES峰值应力分布规律，经对比，相对于TNT当量法和TNO多能法，此方法分析气云爆炸的准确性更高；考虑土壤的粘滞作用和吸收作用，改进管道泄漏模型，确定气体有效爆炸体积；根据数值模拟数据建立气云爆炸后地表载荷分布预测模型，基于Boussinesq方程提出目标管道MISES峰值应力计算方法，分析设计参数和运行参数对目标管道MISES峰值应力的影响规律。 (2)埋地并行交叉天然气管道爆炸耦合风险分析。管道失效概率方面，分别通过历史统计数据修正的方法和基于Monte-Carlo模拟的极限状态方法分析源管道和目标管道的失效概率，进而根据贝叶斯定理构建并行交叉天然气管道联合失效概率模型。事故后果方面，运用数值模拟方法分析两条管道分别形成气云发生爆炸的冲击波叠加效应，建立两气云爆炸事故后果耦合预测模型。 (3)埋地并行交叉天然气管道爆炸耦合风险评估方法研究。结合并行交叉天然气管道联合失效概率和事故后果耦合模型，从事故发生概率、事故影响范围等方面对管道爆炸个人风险和社会风险的计算方法进行改进，建立埋地并行交叉天然气管道爆炸耦合风险评估模型。 (4)提出埋地并行交叉天然气管道爆炸风险防控建议，进行工程应用。就管道设计参数和运行参数对管道事故发生概率的影响进行量化分析，提出应适当增大管道间距和埋深、降低管道运行压力等风险防控措施建议；分别选取管道并行和交叉敷设的实际案例进行工程应用，并在实施风险防控措施后对案例进行再评估，通过评估结果前后对比验证风险防控措施的有效性。收起

关键词 : 并行交叉管道爆炸耦合风险 MISES峰值应力风险评估

2. 浅埋暗挖隧道对上部交叉管道的影响及控制研究

[学位论文] 谷国丰中原工学院 2015年硕士导师: 张玉国;庄迎春共60页

摘要 : 随着我国经济的发展，城市之间的联系越来越紧密，城市的规模也越来越大，因此无论是城市之间的轻轨、隧道，还是城市内的地下铁路都越来越多的被采用。虽然，现阶段对隧道开挖时对其上部构筑物影响的研究很多，但是由于工程情况的多样性、复杂性，我... 展开

关键词 : 浅埋暗挖隧道上部交叉管道变形监测施工控制

3. 异径交叉管道焊接机械臂结构设计与分析

[学位论文] 柏楠安徽理工大学 2019年硕士导师: 张立祥共84页

摘要 : 随着制造业的蓬勃发展，中国人口的老龄化进一步加剧，以及劳动力体系构造的不断革新，越来越多的工业机械臂应用于生产实践中。焊接工艺在机械加工中占有至关重要的作用，因此焊接机械臂同样也是工业机械臂的重要组成部分。近年来制造业自动化程度不... 展开随着制造业的蓬勃发展，中国人口的老龄化进一步加剧，以及劳动力体系构造的不断革新，越来越多的工业机械臂应用于生产实践中。焊接工艺在机械加工中占有至关重要的作用，因此焊接机械臂同样也是工业机械臂的重要组成部分。近年来制造业自动化程度不断升级，自动化要求也在不断提高，对于焊接机械臂的灵活度、定位精度、运动性能等方面也提出了越来越高的要求。本文结合项目需求，设计了一款用于异径交叉管道的刚柔耦合焊接机械臂，首先分析了待焊接工件的结构特点、尺寸以及焊接要求，由于管道系统焊接复杂，对焊接密封性以及机械臂的运动灵活度提出了较高的要求，遂本文提出了刚柔耦合的运动方案以满足实际生产需要。其次，本文分别对刚柔耦合焊接机械臂的结构进行设计，分析其运动自由度、工作范围，并结合其工作端柔性关节确定机械臂整体有效载荷以及重复定位精度。按照结构参数进行机械结构设计，采用了模块化设计理念，对焊接机械臂进行模块化设计，由运动性能需要把机械臂整体模块划分为三个，依次为基座传动模块;关节滑动模块;腕部转动模块。分别设计了驱动关节，传动结构，柔性关节液压囊，完成了关键杆组以及整体结构。刚性机械臂底座采用RPPR连接形式的4自由度构型，结合柔性关节对轨迹误差补偿从而提高定位精度，确定了刚柔耦合焊接机械臂方案。对本项目所设计的刚柔耦合焊接机械臂刚性底座进行运动学求解，完成柔性关节的建模，分析其运动位姿及运动范围，进行刚柔耦合运动包络确定。最后，采用ANSYS对关键零件进行强度校核，对承载臂进行了静力学分析和疲劳分析，对整体机械臂进行了可靠性验证。对刚柔耦合焊接机械臂进行工作状态分析，确定关键易损坏的零件，对其分别进行静力学分析、疲劳分析以及可靠性分析，推算焊接机械臂的使用寿命。通过本文内容，对刚柔耦合焊接机械臂进行了结构设计、运动性能、力学分析以及关键零件的校核，实现了密闭管道系统焊接所需硬件设计的工作要求。收起

关键词 : 焊接机械臂结构设计异径交叉管道运动灵活度强度分析

4. 有限元在海底管道设计中的应用研究

[学位论文] 王猛天津大学 2004年硕士导师: 余建星共651页

摘要 : 海底管道是海洋油田生产系统中的一个重要组成部分。通过海底管道把海洋油田的整个油气集输、贮运系统联系起来，也使海洋油田与整个石油工业系统联系起来。随着我国海洋油田进一步开发，海底管道需要量会大大增加。海底管道设计是海底管道工程中的重... 展开海底管道是海洋油田生产系统中的一个重要组成部分。通过海底管道把海洋油田的整个油气集输、贮运系统联系起来，也使海洋油田与整个石油工业系统联系起来。随着我国海洋油田进一步开发，海底管道需要量会大大增加。海底管道设计是海底管道工程中的重要组成部分，没有良好的设计作为基础，会严重影响工程质量，施工建造和运营将变得毫无根据。自1985年以来，我国不断学习国外的先进技术，逐渐掌握了海底管道设计技术，设计水平不断提高，但相对于国外先进水平仍有很大差距，主要体现在没有将已经成熟的理论和先进的设计工具应用于实际工程之中。目前国内外海底管道设计使用的设计工具为根据设计标准编制的EXCEL计算表单和有限元分析软件。国外有限元分析应用于设计过程中的广度和深度都优于国内。国内使用的有限元程序为SUSPEND、OFFPIPE和AUTOPIPE等。部分有限元程序编制时间较早，采用通用的输入方法，没有考虑模型自身特点，因此分析结果误差较大。本文的主题是致力于将有限元分析理论和有限元分析软件应用于海底管道设计的应用研究。论文中以实际工程为例，进行了这方面的研究。首先以海底管道的立管吊装为研究对象，基于有限元理论，首次使用ANSYS建立了立管吊装有限元分析模型。ANSYS软件是通用的有限元程序，可以通过建模、求解和后处理三个过程对海底管道进行规范化的设计。比较ANSYS的后处理结果和SUSPEND的计算结果，立管吊装的最大应力点相同，ANSYS计算结果更为精确。其次，对海底管道中经常出现交叉管道进行了分析。由于新建管道需要在三条已建管道上铺设，能否确保新旧管道的安全，是很重要的问题。因此本文使用ANSYS建立了交叉管道有限元分析模型，进行了有限元分析。分析表明，通过调整水泥垫块的厚度，减小管道弯曲程度，能保证新建管道应力控制在许用应力范围内。此外，对使用铺管船法的铺设管道模型中的边界条件进行了重点研究，提出了将管道理想化为受分布载荷连续梁，并使用弹簧单元模拟管道铺设模型中的边界条件的方法。收起

关键词 : 有限元海底管道管道设计立管吊装交叉管道管道铺设海洋油田