مدلسازی عددی اثر انفجار بر خطوط لوله های مدفون انتقال نفت و گاز در خاکهای مختلف به روش اویلری-لاگرانژی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

2 استادیار‌، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

3 استادیار‌، دانشکده مهندسی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

4 استادیار‌، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران،

چکیده

در این مقاله به بررسی تنش و فشار تحت انفجار برروی لوله مدفون در خاک‌ با استفاده از نرم افزار اجزا محدود ال اس داینا پرداخته شده است. در این مقاله پنج مدل ماده سیال، هوا، خاک، لوله و تی‌ان‌تی مورد استفاده قرار گرفته است و روش حل مسئله روش اویلری-لاگرانژی می‌باشد. در ادامه مقایسه ای بین تنش و فشار بدست آمده از سیال ها صورت گرفته و نتایج حاصل از این مقاله نشان میدهد که با کاهش چگالی سیال، فشار وارده بر لوله بیشتر شده است و تنش و فشار بیشتری به لوله منتقل میشود و همچنین با افزابش چگالی سیال، تنش و فشار کمتری به لوله وارد میشود و همچنین با افزایش چگالی خاک مورد استفاده در مدلسازی در انفجار، تنش و فشار بیشتری به لوله انتقال یافت و با کاهش چگالی خاک، رفتار خاک مانند یک میراگر عمل میکند و تنش و فشار کمتری به لوله وارد میشود و در نتیجه آسیب کمتری به لوله وارد میشود. حال با شناخت عملکرد نوع خاک در انتقال تنش و فشار در لوله های مدفون تحت انفجار می توان پی برد که در خاکهای با چگالی بالا بایستی به دلیل انتقال بالای تنش و فشار از لوله های با مقاومت بالا استفاده نمود و در خاکهای با چگالی پایین تر بدلیل عملکرد بهتر و مناسب تر خاک (مانند میراگر) و انتقال تنش و فشار کمتر می توان از لوله های با مقاومت پایین تر استفاده نمود که این امر می تواند در قیمت اجرای پروژه های خطوط انتقال نفت و گاز تاثیرگذار باشد و از لحاظ اقتصادی در اجرای پروژه های خطوط انتقال نفت و گاز مبلغ قابل توجهی را صرفه جویی کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Modelling of the explosion effect on buried transporting water, oil and gas piplines in different soils by ALE Method

نویسندگان [English]

  • Mohsen Parviz 1
  • Babak Aminnejad 2
  • Alireza Fiouz 3
  • Mohammad Hadi Alizadeh Elizei 4
1 PhD Candidate in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
3 Assistant Professor, Department of Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, Iran
4 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
چکیده [English]

In this paper, parametric studies were performed on some pipes buried in soil under blast loadings. The effects of various parameters, such as the physical properties of liquid, air, soil, pipe, and T.N.T were investigated. The Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method was used in the LS-DYNA software. In the following, a compared between liquids. The results show that, the pipe has undergone increased pressure and stress by reducing the fluid density. Also,This indicates that the higher the fluid density is, the less pressure and stress will be impose d on the pipe and vice versa. In general, the result demonstrates that a higher density of soil causes higher pressure and stress transfers on the pipe and explosion in lower soil density result in less damage to the pipe and acts as a damper under waves of explosion. In other words, higher density in the soil causes more pressure and stress transfers on the pipe and lower soil density acts as a damper under the waves of explosion. Now, knowing the soil type performance on the stress and pressure transfers in the buried pipes under explosion, it can be realized that pipes with high resistance should be used in soils with high density due to the transmission of high stress and pressure through the pipes considering the fact that buried pipelines, while in soils with lower density, pipes with lower resistance can be applied due to better soil performance like a damper and transmission of less stress and pressure through them. Therefore, with the correct selection of pipes in terms of resistance according to the regional soil type, a substantial sum can be economically saved for the implementation of oil and gas pipeline projects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • explosion
  • Buried Pipes
  • Lagrangian-Eulerian
  • Stress
  • pressure
  • LS-DYNA

[1]. Yang, Zh. (1997). Finite element simulation of response of buried shelters to blast loadings. Finite Elements in Analysis and Design, 113-132

[2]. Lampson, C.W.(1946). Effects of impact and explosion, Explosions in Earth, NRDC Washington USA, Vol.1, No. 2, AD 221-586.

[3]. Reanking, W.J.M. (1870). On the thermodynamic theory of Waves of finite longitudinal disturbance, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 160, pp. 277-288.

[4]. Luccioni, B. Ambrosini, D. (2007). Effect of buried explosions, Mecanica computational, 26: p.2656- 2673.

[5]. Tian, Y. Cassidy, M.J. (2008). Modeling of pipe–soil interaction and its application in numerical simulation", International Journal of Geomechanics 8(4): P. 213- 229.

[6]. Lampson. C.W. (1946). Effects of impact and explosions, Explosions in Earth", NRDC Washington, USA, Vol, 1, Chapter 3.

[7]. Tham, C. (2006). Numerical and empirical approach in predicting the penetration of a concrete target by an ogive-nosed projectile. Finite Elements in Analysis and Design, Vol. 42, No. 14, pp. 1258-1268, DOI: 10.1016/j.finel.2006.06.011.

[8].Wu, C., Oehlers, D., Rebentrost, M., Leach, J., and Whittaker, A. (2009). Blast testing of ultra-high performance fibre and FRP-retrofitted concrete slabs. Engineering Structures, Vol. 31, No. 9, pp. 2060-2069, DOI: 10.1016/j.engstruct.2009.03.020.

[9]. Yan, S. and Xu, Y. R., Chang, H. Y. (2012).  Numerical Simulation of Dynamic Response of Buried Pipeline by Ground Explosion. Earth and Space, pp. 1159–1166.

[10]. Parviz M, Aminnejad, B. Fiouz, A.R. (2017). Numerical Simulation of Dynamic Response of Water in Buried Pipeline under Explosion. KSCE Journal of Civil Engineering. doi: 10.1007/s12205-017-0889-y.