爆炸荷载下埋地管道动力响应试验及数值模拟研究

摘要

基于设计开展油气管道浅埋爆炸试验与数值模拟,对油气管道在爆炸荷载下动力响应及CFRP(carbon fiber reinforced polymer)对防护效果进行研究。通过比对油气管道浅埋爆炸试验数据,验证了采用ALE(arbitraryLagrange-Euler)方法建立管-土耦合模型的合理性和有效性。研究结果表明,在爆炸荷载下,管道迎爆面发生凹陷变形,高应力区出现在正对爆心单元并向管道端部逐步延伸衰减。外部包裹CFRP可以有效减缓管道变形,且一定程度上增加CFRP层数可以有效降低管道等效应变,10层CFRP包裹加固的管道等效应变较6层CFRP包裹加固管道的等效应变降低56.4%。同时,在炸药量小于5kg时,浅埋爆炸荷载条件下埋地油气管道的变形不明显,爆心距大于0.6m时,管道最大有效应力衰减较快。