端部撞击下内充压力介质悬臂管道瞬态动力响应研究

刘 锋，吴月磊，张 航，孟凡俭

(1.山东科技大学 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266590;2.同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092)

端部撞击下内充压力介质悬臂管道瞬态动力响应研究

刘 锋1,2，吴月磊1，张 航1，孟凡俭1

(1.山东科技大学 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266590;2.同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092)

针对管道甩动问题，考虑介质和内充压力的影响，基于变形后的线元模型，推导了管道动力响应的大变形控制方程。考虑到悬臂结构的响应特点，本构方程解耦弯矩和轴力，并采用实验测量的弯矩-曲率关系描述管道弯曲行为。数值研究表明，此模型可以准确模拟管道响应过程中的初始弹性、中期塑性强化、后期软化力学过程。强动载荷作用下，悬臂空管道会因某些截面的局部失效而在整体管段上形成“结节”，表现出实腹式截面未曾出现的“软化”行为。内充介质和压力的存在可以有效抵抗管道截面的局部扁平化趋势，提高管道截面的临界曲率，从而改变其塑性动力响应行为。

充压管道；介质；内压；撞击；塑性强化-软化行为

输送高能、高压流体的管道广泛应用于核电站及各类石油化工设施中。在偶然撞击或其他强动载荷作用下，此类构件会产生大变形弯曲或动力失效，进而引发灾难性连锁反应。有典型工程案例即为偶然撞击引发高压管道破裂，内充压力介质逃逸引起管道大变形甩动，并因不规则撞击导致附近更大范围内管道失效[1-2]。……