地下管廊在燃气爆炸作用下的动力响应分析

刘希亮 李烨 王新宇 郭佳奇

刘希亮, 李烨, 王新宇, 郭佳奇. 地下管廊在燃气爆炸作用下的动力响应分析[J]. 高压物理学报, 2018, 32(6): 064104. doi: 10.11858/gywlxb.20180544
引用本文: 刘希亮, 李烨, 王新宇, 郭佳奇. 地下管廊在燃气爆炸作用下的动力响应分析[J]. 高压物理学报, 2018, 32(6): 064104. doi: 10.11858/gywlxb.20180544
LIU Xiliang, LI Ye, WANG Xinyu, GUO Jiaqi. Dynamic Response Analysis of Underground Pipe Gallery under Gas Explosion[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(6): 064104. doi: 10.11858/gywlxb.20180544
Citation: LIU Xiliang, LI Ye, WANG Xinyu, GUO Jiaqi. Dynamic Response Analysis of Underground Pipe Gallery under Gas Explosion[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(6): 064104. doi: 10.11858/gywlxb.20180544

地下管廊在燃气爆炸作用下的动力响应分析

doi: 10.11858/gywlxb.20180544
基金项目: 

国家自然科学基金 51474097

河南理工大学青年骨干教师资助计划 2017XQG-08

详细信息
    作者简介:

    刘希亮(1964-), 男, 博士, 教授, 主要从事岩土工程、结构工程方面的研究. E-mail:xlliu@hpu.edu.cn

    通讯作者:

    李烨(1994-), 女, 硕士, 主要从事岩土工程方面的研究. E-mail:smartliye@sina.com

  • 中图分类号: X932

Dynamic Response Analysis of Underground Pipe Gallery under Gas Explosion

  • 摘要: 在燃气通过地下管廊输送过程中,若燃气泄漏进入管廊内部并引起爆炸将会产生严重的后果。以平潭综合试验区环岛路管线工程为背景,借助LS-DYNA非线性动力分析有限元软件,基于流固耦合和ALE多物质算法,建立地下空间燃气爆炸数值计算模型,探讨管廊内燃气爆炸过程中爆炸冲击波对管廊结构的影响。数值计算结果表明:在爆炸过程中,超压峰值从爆源中心转移到波阵面上,导致爆源附近压力低于波阵面压力,爆源附近形成负压区;爆炸荷载作用下,燃气仓内距离爆源最近的内墙上的测点超压值最大,在t=7.8 ms时达到最大值为18.65 MPa,且在t=10 ms左右时,位移和速度达到最大值,分别为10.47 mm、3.303 m/s;气体爆炸后,管廊燃气仓内墙正负压振荡时间持续较长,振动现象最为明显,最易发生破坏。

     

  • 图  有限元模型

    Figure  1.  Finite element model

    图  管廊内冲击波超压云图

    Figure  2.  Overpressure contour of shock wave in gallery at different simulation times

    图  管廊结构所受压力云图

    Figure  3.  Pressure contour of gallery structure at different simulation times

    图  xOy面数据采集点位置示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of data acquisition points in the xOy plane

    图  各节点超压时程曲线变化图

    Figure  5.  Time history diagram of node overpressure

    图  数据采集点位置示意图

    Figure  6.  Position diagram of data acquisition points

    图  各节点超压时程曲线

    Figure  7.  Time history diagram of node overpressure

    图  节点位移时程曲线变化图

    Figure  8.  Time history diagram of node displacement

    图  节点速度时程曲线变化图

    Figure  9.  Time history diagram of node velocity

    表  1  土壤材料参数

    Table  1.   Parameters of soil material

    Material Thickness/
    cm
    Density/
    (g·cm-3)
    Cohesion/
    kPa
    Internal frictionangle /(°) Elastic modulus/MPa Poisson'sratio
    Plain fill 130 1.8 6 10 4.2 0.30
    Fully weathered granite 210 1.9 20 25 20 0.24
    Sandy weathered granite 620 2.0 30 32 54000 0.21
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    表  2  混凝土材料参数

    Table  2.   Parameters of concrete

    Density/(g·cm-3) Elastic modulus/GPa Poisson's ratio Yield strength/MPa Shear modulus/GPa
    2.5 30 0.22 33.8 12.5
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    表  3  线性多项式状态方程参数[12]

    Table  3.   Parameters for linear polynomial equation of state[12]

    Material ρ/(mg·cm-3) C0/MPa C1 C2 C3 C4 C5 C6 E0/(MJ·m-3) V0
    Air 1.234 -0.1 0 0 0 0.400 0.400 0 0.250 1.0
    CH4-Air 1.293 0 0 0 0 0.274 0.274 0 3.408 1.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-23
  • 修回日期:  2018-05-31

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