【技术实现步骤摘要】
一种暴雨环境下管道多物理场作用致灾机理演示方法
本专利技术涉及管道致灾机理研究领域，尤其涉及一种暴雨环境下管道多物理场作用致灾机理演示方法。
技术介绍
在我国城市地下管网建设中，混凝土管道长度已经超过100万公里，且随着我国城镇化进程的加快，混凝土管道的建设规模还在不断攀升。然而，我国早期修建的混凝土管道服役时间较长，老旧失修问题异常突出，导致管道腐蚀、渗漏、脱空、脱节等病害共存，在某些不利条件组合下诱发爆管、地面坍塌等事故的概率显著增加。当前针对埋地混凝土管道力学机理的研究大多只考虑交通荷载、管内流体、管土相互作用等单一因素，而实际中的管道通常受多种荷载的耦合作用，如交通荷载、上覆土压力和管内流体荷载。研究指出，当管道受流体荷载单独作用时，其对管道的影响并不显著，而当管内流体和其他荷载耦合作用时，可能会诱发不可预测的风险。专利号为ZL201710012823.X的专利文献公开了一种基于计算流体动力学(CFD,ComputationalFluidDynamics)的管道快速充水过程中滞留气团热力学特性的模拟方...
【技术保护点】
1.一种暴雨环境下管道多物理场作用致灾机理演示方法，其特征在于，包括/nS1、构建管道标准结构模型：分别建立管道、土体、橡胶圈三维模型，构建以实际工况为基础的整合模型，将所述管道的内壁定义为耦合面，并在整合模型中土体上表面构建交通荷载模型，得到管道标准结构模型；/nS2、构建管道-流体场耦合模型：设置所述管道的三维模型内部空间为流体场，管道内流体场为气液两相流场，并设置液相流场为紊流状态；将所述气液两相流场与所述管道标准结构模型进行耦合构建；/nS3、对所述管道-流体场耦合模型进行耦合计算，进而得到管道上覆土压力、交通荷载和流体荷载对管道的致灾机理，并进行可视化展示。/n
【技术特征摘要】
1.一种暴雨环境下管道多物理场作用致灾机理演示方法，其特征在于，包括
S1、构建管道标准结构模型：分别建立管道、土体、橡胶圈三维模型，构建以实际工况为基础的整合模型，将所述管道的内壁定义为耦合面，并在整合模型中土体上表面构建交通荷载模型，得到管道标准结构模型；
S2、构建管道-流体场耦合模型：设置所述管道的三维模型内部空间为流体场，管道内流体场为气液两相流场，并设置液相流场为紊流状态；将所述气液两相流场与所述管道标准结构模型进行耦合构建；
S3、对所述管道-流体场耦合模型进行耦合计算，进而得到管道上覆土压力、交通荷载和流体荷载对管道的致灾机理，并进行可视化展示。
2.根据权利要求1所述的暴雨环境下管道多物理场作用致灾机理演示方法，其特征在于，步骤S1中，构建所述管道标准结构模型步骤如下：
S11、分别按照预设工况建立管道、土体、橡胶圈三维模型；
S12、材料属性设置：使用CDP模型描述管道应力应变关系对管道赋予材料参数，同时对土体、橡胶圈赋予基础材料参数；所述应力应变关系包括受拉关系和受压关系；
S13、将管道、土体、橡胶圈装配成相互作用的整合模型，然后进行网络剖分处理；并将管道、土体、橡胶圈之间的接触界面采用库伦接触模型设定，并将管道内壁设定为耦合面；
S14、对整合模型进行边界条件设置，限制整合模型中土体四个侧面、底面及管道两端的法向位移自由度；然后创建进行土体静力分析模块和动力隐式分析模块，所述静力分析模块实现地应力平衡，在所述动力隐式分析模块上构建交通荷载，结合得到管道标准模型。
3.根据权利要求2所述的暴雨环境下管道多物理场作用致灾机理演示方法，其特征在于，步骤S12中，所述受拉关系的关系表达式为：
所述受压关系的关系表达式为：
其中：y为应力；x为应变；αt为管道材料单轴受拉应力应变关系曲线下降段的参数；αd为管道材料单轴受压应力应变关系曲线下降段的参数。
4.根据权利要求3所述的暴雨环境下管道多物理场作用致灾机理演示方法，其特征在于，CDP模型通过损伤因子来描述卸载时材料刚度退化现象，损伤因子求解方程为：
其中，dk为损伤因子；αk为管道屈服应力；t，c分别代表拉伸和压缩；β为塑性应变与非弹性应变的比例系数，受压时取0.35～0.7，受拉时取0.5～0.95；εin为管道材料拉压情况下的非...
【专利技术属性】
技术研发人员：方宏远，李斌，杨康建，何航，谭佩玲，张曦君，
申请(专利权)人：郑州大学，坝道工程医院平舆，
类型：发明
国别省市：河南;41
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。