有限元法计算热输管道大修开挖应力：经济与环境影响的研究

本文档标题《埋地输油管道大修开挖所受应力的有限元计算方法 (2007年)》深入探讨了在役热输油管道进行大修开挖过程中遇到的关键问题。在实际操作中，不当的施工可能会导致管道承受过大的局部应力，进而引发破裂和油品泄漏，这不仅造成重大的经济损失，还对环境和生态带来严重破坏。为了确保施工的安全性和稳定性，研究者提出了对管道大修开挖时受力状况的详细分析。 文章首先强调了对管道修复过程中的应力管理的重要性，特别是在文克勒地基模型的背景下，这个模型被用来估算土壤在弹性阶段对管道产生的侧向作用力。这种方法有助于预测和控制潜在的风险，避免灾难性后果的发生。作者构建了一个针对输油管道大修开挖情况的受力模型，运用了有限元法这一强大的数值计算工具来解决这个问题。有限元法通过对复杂结构进行分割，将其转化为多个简单单元，并通过求解单元间的相互作用来模拟整体系统的响应，这在处理大型和复杂系统的问题时具有显著优势。 论文的核心部分涉及单元刚度矩阵的应用，这是一种将实际结构转化为数学模型的关键步骤，它反映了每个单元如何响应外部载荷。通过计算得出开挖后管道的最大综合应力，工程师可以评估施工过程中可能达到的极限状态，从而制定相应的支撑策略。同样，当支撑结构被加入后，再次进行了最大综合应力的计算，以确保在修复后的管道仍然在安全范围内。 关键词“大修”、“应力”、“有限元法”、“单元刚度矩阵”和“最大综合应力”揭示了这篇论文的主要研究内容和方法。总结来说，本文的研究旨在提供一种科学的方法论，帮助工程技术人员在对地下输油管道进行大修开挖时，有效地控制应力分布，确保施工过程的稳定性和安全性。这项工作对于提升石油输送系统的可靠性具有重要意义。