工程流体力学及数值模拟结课论文
流体力学的数值模拟和实验研究
流体力学的数值模拟和实验研究流体力学是物理学中的一个分支，在自然科学研究和工程应用方面有着广泛的应用。
它主要研究液体和气体等流体的力学性质，追踪流体运动的数学模型和方法，以及应用流体力学的数值模拟和实验研究。
下面，我们从数值模拟和实验研究两方面来探讨流体力学在各个领域的应用。
一、数值模拟在流体力学中的应用数值模拟是一种利用计算机仿真实验方法来研究流体力学问题的一种常用方法。
化学工业，汽车工业，航空航天工业等领域都需要进行任意形状的流体力学分析和设计。
数值模拟通过计算机建立复杂的分析模型，将物理和数学理论的研究成果用数值方法给予了具体的物理实现，可以方便、迅速地进行流体运动的计算、预测以及流体行为的探索。
1.气体动力学的数值计算气体动力学是流体力学中的一个重要领域，主要研究气体运动的力学性质，可以用于研究飞行器、车辆汽车等的气动性能，并预测空气动力学效应对其的影响。
针对复杂的气体动力场，数值模拟可以用来预测气流的流向、速度、温度等参数，可以帮助工程师优化空气动力学性能，并改善气体动力学过程中出现的问题，例如侧滑、气动噪音等。
2.简化二维环境下的流场分析在研究流动的分析时，我们通常可以考虑二维情况，这样可以将问题简化并能较好地展示流场情况。
数值模拟可以提供优质的数值计算解决方法，更好的可视化研究流动的机制。
并且，这样的计算计算复杂度较低，运算速度相对来说比三维分析更快，对在这个领域的研究具有非常重要的作用。
二、实验研究在流体力学中的应用实验研究也是流体力学重要的研究方法之一，实验可供实测直接获取流体实际的实体数据，验证理论和数值模拟计算结果。
基于这些数据，科学家可以更好地理解流体的行为，发现流体力学的规律，探究流体力学的本质问题。
1.流体的实验模拟液体或气体的实验模拟在实验研究中起着重要的作用。
可以用专门的实验设备模拟不同物流领域或问题的实际运动情况，用传感器检测流体参数，以便科学家们更好地理解其运动规律。
流体力学实验与数值模拟仿真技术结合方法探讨
流体力学实验与数值模拟仿真技术结合方法探讨1. 引言1.1 研究背景流体力学实验与数值模拟仿真技术结合方法探讨引言在当今科技飞速发展的时代，流体力学是一个重要的研究领域，涉及到许多实际应用领域，如飞行器设计、汽车空气动力学、海洋工程等。
传统的流体力学实验技术在一定程度上存在着成本高、时间长、受环境因素影响等问题，而数值模拟仿真技术则可以在一定程度上克服这些问题。
结合实验与数值模拟仿真技术已经成为研究流体力学领域的一个重要趋势。
随着计算机硬件和软件技术的不断进步，数值模拟仿真技术在流体力学研究中的应用越来越广泛。
仅仅依靠数值模拟技术往往无法完全替代实验研究，因为实验可以提供真实的流场数据，而数值模拟可以对复杂流场进行更深入的分析和研究。
将实验与数值模拟相结合，可以充分发挥它们各自的优势，提高研究的准确性和可靠性。
1.2 研究意义流体力学实验与数值模拟仿真技术结合方法在当今科研领域有着重要的意义。
通过实验技术可以直接观测和测量物理现象，获取真实的数据并验证理论模型，为科学研究提供必要的支撑。
而数值模拟仿真技术可以通过建立数学模型和计算方法，对问题进行模拟和预测，节约时间和成本，提高效率。
将两者结合起来，可以充分发挥各自优势，相互协作，提高研究的准确性和可靠性。
流体力学实验与数值模拟仿真技术结合方法还可以应用于工程领域，优化设计和改进产品性能。
例如在航空航天领域，可以通过实验与数值模拟相结合，对飞行器的气动性能进行研究和优化，提高飞行器的性能和安全性。
研究流体力学实验与数值模拟仿真技术结合方法具有重要意义，可以推动科学研究的发展，促进工程技术的进步，为解决实际问题提供有效的方法和手段。
这也为相关学科的发展和交叉研究提供了新的思路和方法论基础。
1.3 研究目的本文旨在探讨流体力学实验与数值模拟仿真技术相结合的方法，并分析其在工程领域中的应用。
具体目的包括以下几点：1. 分析流体力学实验技术的特点和现状，探讨实验技术在流体力学研究中的重要性和局限性；2. 探讨数值模拟仿真技术的基本原理和发展趋势，评估数值模拟在流体力学研究中的作用和局限性；3. 探讨实验与数值模拟技术结合的方法，分析其优势和挑战，并提出改进建议；4. 进一步探讨参数匹配与验证的重要性，探讨如何有效地实现参数匹配和模拟结果验证；5. 通过应用案例研究，验证流体力学实验与数值模拟相结合的可行性和有效性，为工程应用提供技术支持和经验总结。
计算流体力学数值模拟方法的探讨及应用
计算流体力学数值模拟方法的探讨及应用计算流体力学数值模拟方法是一种基于数值计算的流体力学研究方法，它能够通过计算机模拟来预测流体在不同条件下的运动状态，以及流体中的各种物理量的变化情况，具有很高的理论和实用价值。
在计算流体力学数值模拟方法中，最常用的方法是有限体积法和有限元法。
其中有限体积法是一种基于物质守恒原理的数值计算方法，它将计算区域分成若干个体积单元，通过对每个体积单元内物质守恒方程的离散化求解，得到流场的数值解。
而有限元法则是一种基于能量守恒原理的数值计算方法，它将计算区域分成若干个有限元，通过对每个有限元内的能量守恒方程进行离散化求解，得到流场的数值解。
在实际应用中，计算流体力学数值模拟方法已经广泛应用于工程领域中。
例如，它可以用于模拟飞机在飞行过程中的空气动力学特性，以及汽车在高速行驶时的气动力学特性等。
此外，它还可以用于模拟各种流体设备中的流体运动状态，例如管道、泵和阀门等。
虽然计算流体力学数值模拟方法已经被广泛应用于工程领域，但是它仍然存在一些问题。
例如，由于计算流体力学数值模拟方法需要大量的计算资源，因此它的计算速度较慢，需要使用高性能计算机才能完成。
此外，由于模拟的流体系统中存在着许多的不确定因素，因此计算流体力学数值模拟方法的精度和可靠性也存在着一定的局限性。
为了解决这些问题，近年来，研究人员们提出了一些新的计算流体力学数值模拟方法。
例如，基于深度学习的计算流体力学数值模拟方法可以通过对大量的流体数据进行训练，从而提高模拟结果的精度和可靠性。
此外，基于人工智能的计算流体力学数值模拟方法也可以通过模拟人类的认知过程，从而提高模拟结果的精度和可靠性。
总的来说，计算流体力学数值模拟方法是一种非常重要的流体力学研究方法，它已经被广泛应用于工程领域中。
虽然它仍然存在一些问题，但是随着科技的不断进步，相信这些问题也会逐渐得到解决，为我们提供更加准确和可靠的流体力学模拟结果。
《工程流体力学》课程教学论文
《工程流体力学》课程教学论文摘要：教师在教学过程中，只有认真钻研，积极思考，真正的去实践教学改革，才能掌握一种适合学生学习的教学方法。
通过合理运用多种教学方式，激发和调动学生的学习主动性和积极性，培养学生独立思考、分析和解决问题的能力、理论联系实际的创新意识，提高学生的综合素质，是工程流体力学教学改革所要达到的最终目的。
工程流体力学是工科教学体系中的一门专业基础课程，该课程是以高等数学、大学物理以及理论力学等课程为基础，同时为后续专业课程的学习打下基础。
在本科的教学体系中起到了承上启下的作用。
该课程的理论性和抽象性较强，所以在教学过程中，形成了教师难“教”，学生难“学”的局面。
针对此种现象，笔者根据我校三本学生在这门课程的学习中所产生的问题进行了教学总结以及提出了解决该问题的方法。
一、教学中存在的问题三本的学生在学习工程流体力学时，普遍反映该课程不好学，难度大，数学公式多，推导过程复杂，听不懂，解题过程抽象复杂，课后习题不知如何下手，解题没有思路，完成作业也只是套用例题，抄作业现象严重。
笔者在从事教学的工作过程中发现，学生由于基础薄弱一些，故而在学习本课程时存在学不会、学不懂进而放弃学习的现象。
1.课程特点该课程包括理论和实验教学两方面的内容，要求学生能够很好的掌握经典力学和高等数学的知识。
另外，该课程以流体作为研究对象，而流体的特点是没有固定的形状，故而研究理论比较抽象，并且经验公式繁多，推导过程复杂。
即课程本身知识点具有一定的难度。
2.学生学习方面的现状中国高考中本科层次按录取批次划分为三个批次，一本为第一批次、二本为第二批次、三本为第三批次，故而三本的大部分学生学习基础较一本、二本的学生弱一些。
针对三本学生授课《工程流体力学》，在教学过程中发现学生在学习方面存在以下一些问题：（1）学生学习基础薄弱，大部分学生在高等数学、大学物理等基础课程上知识水平欠缺，故而对于工程流体力学的学习存在吃力的特点；（2）学生自制力差，不能吃苦，学习态度不端正，有一部分同学在上课时容易开小差、睡觉、甚至于采取逃课的方式完全放弃学习；（3）学生在上课前不提前预习，课后不进行复习。
工程流体力学的数值模拟与优化设计
工程流体力学的数值模拟与优化设计工程流体力学是研究流体在工程系统中的行为的学科，广泛应用于能源、环境、交通、制造等领域。
在工程流体力学中，数值模拟与优化设计是非常重要的技术手段，能够帮助工程师们更好地理解流体行为，并优化设计。
数值模拟是通过数值方法对流体力学方程进行求解，得到流体流动的详细信息。
在进行数值模拟时，首先需要建立数学模型，包括流体力学方程、边界条件和初始条件等。
然后，选择适当的数值方法，如有限差分法、有限体积法或有限元法等进行离散化。
最后，使用计算机进行数值计算，并通过可视化技术将计算结果展示出来。
数值模拟在工程流体力学中的应用非常广泛。
例如，在风力发电中，通过数值模拟可以评估风场中风力机的功率输出、以及风力机的排布方式等。
在船舶设计中，可以通过数值模拟优化船体形状，减少阻力、提高航速。
在空气动力学中，数值模拟可以帮助设计更加优化的飞机机翼，提高飞行性能。
在汽车工程中，数值模拟可以模拟车辆在高速行驶过程中的气动性能，提高燃油利用率。
优化设计是通过数学方法和计算技术寻找最优解的过程。
在工程流体力学中的优化设计可以包括以下几个方面。
首先，可以通过调整几何形状、材料特性、边界条件等参数，优化流体力学系统的性能。
例如，在油气管道设计中，可以通过优化管道的直径和布置方式，减少摩擦损失和能量消耗。
其次，优化设计还可以优化流体流动的控制方式。
例如，在风洞实验中，可以通过优化控制器的参数，实现风洞中的流动分离控制，从而提高风洞的精度和可靠性。
最后，优化设计还可以包括多目标优化。
例如，在飞机机翼的设计中，需要同时考虑减少阻力和提高升力。
在进行工程流体力学的数值模拟与优化设计时，需要注意以下几点。
首先，选择合适的数值方法和计算模型是非常重要的。
不同的问题需要选择不同的数值方法和模型，以保证数值计算的准确性和可靠性。
其次，需要合理设置边界条件和初始条件，以保证数值计算的稳定性和收敛性。
最后，需要对数值计算结果进行验证和验证，以确保结果的可靠性。
实验与数值模拟相结合的工程流体力学分析
实验与数值模拟相结合的工程流体力学分析工程流体力学是研究流体在工程领域中运动和相互作用的学科。
在实际工程中，对流体运动的分析十分重要，可以帮助工程师了解流体的特性，优化设计方案，预测流体行为等。
实验和数值模拟是工程流体力学分析中常用的方法，结合两者可以使分析结果更加准确和可靠。
实验方法是通过搭建合适的实验设备，测量和观察流体在不同条件下的运动和相互作用。
实验室中通常使用流量计、压力传感器、液体标尺等仪器设备来获得实验数据。
实验方法的优点是直观可靠，能够观察到流体的真实状态，获得准确的定量结果。
然而，实验过程可能受到外界环境的干扰，操作手法和设备精度等因素会对结果产生一定的影响。
数值模拟方法是通过在计算机上建立数学模型和物理方程，利用计算方法对流体的运动进行仿真和预测。
数值模拟常用的方法有有限元法、有限差分法、有限体积法等。
数值模拟方法的优点是可以模拟更复杂和现实的流体现象，降低实验成本，快速获得结果。
但数值模拟也存在不同程度上的误差和偏差，需要在建模、边界条件设置、数值格式等方面仔细考虑，以提高模型可信度。
实验与数值模拟相结合的工程流体力学分析能够充分利用两者的优势，弥补各自的不足。
首先，实验数据可以用于验证和优化数值模拟模型的准确性。
通过对实验数据进行对比和检验，可以校正模型中的参数，改进模型的精度。
其次，在实验过程中，数值模拟可以提供对实验结果的解释和深入分析。
通过数值模拟，可以推断实验中无法直接观测到的细节，了解流体行为背后的物理机制。
配合实验和数值模拟进行工程流体力学分析时，需要注意以下几点。
首先，实验和数值模拟的设计要充分考虑实际工程中的应用场景和问题需求。
对于实验，应该选择合适的测量仪器和设备，确保实验过程可重复，结果可靠。
对于数值模拟，需要合理选择数值方法和模型参数，保证模拟结果的准确性和可信度。
其次，在数据处理和结果分析时，需要将实验和数值模拟的结果进行对比，找出差异和不一致之处，并结合实际问题进行解释。
CFDl论文
计算流体动力学（CFD）结课论文论文题目：冷、热水混合器内部二维流场数值模拟分析学院：建筑与交通工程学院学号：1101520129 姓名：赵随心冷、热水混合器内部二维流场数值模拟分析摘要：本文通过使用FLUENT软件的标准k-ε湍流模型对冷热水混合器进行二维数值模拟,分析其内部流场变化情况。
通过对液体分布器内部流场的分析模拟,能真实反映混合器内部的复杂流动,准确反映混合器内部的温度、速度流场以及压力场，对混合器的设计有很好的指导作用，为混合器的设计提供理论依据。
1.引言1.1冷热水混合器应用背景工程热水恒温混合器,是为适应中央热水工程向大型化、自动化和人性化发展的技术要求而研发的,是为太阳能热水工程和各种生活热水供水系统专门配套的一种全自动洗浴水恒温控制设备。
广泛适用于宾馆、饭店、学校、医院、厂矿、机关及洗浴中心、游泳池等大中小型生活热水系统。
由于混合器的广泛使用，混合器内的各个流场也受到广大研究者的关注。
1.2FLUENT软件简介FLUENT是美国FLUENT公司开发的集流场、燃烧和热、质量传输以及化学反应于一体的商业CFD软件，也是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。
FLUENT软件的最大特点是具有专门的几何模型制作软件Gambit模块，并可以与CAD连接使用，同时备用很多附加方程添加接口，使用了目前较先进的离散技术和计算精度控制技术，如多层网络法、快速收敛准则以及光滑残差法等，数学模型的离散化合软件计算方法处理较为得当。
实际应用中发现，该软件在模拟单相流动或进出口同向或方向流动时，可以得到较好的模拟结果，且具有一定的计算精度。
FLUENT软件包主要具有常用的6种湍流数学模型、辐射数学模型、化学物质反应和传递流动模型、污染物质形成模型、相变模型、多相模型、流团移动模型、多孔介质、多孔泵模型等。
FLUENT软件的核心部分是纳维—斯托克斯（Navier-Stokes）方程的求解模块。
用压力校正法作为低速不可压流动的计算方法，包括SIMPLE、SIMPLEC、PISO 三种算法，采用有限体积法离散方程，其计算精度和稳定性都要优于传统编程中使用的有限差分法。
流体颗粒运动的数值模拟在工程流体力学中的应用
流体颗粒运动的数值模拟在工程流体力学中的应用在工程流体力学中，流体颗粒运动的数值模拟是一项重要的技术手段。
通过数值模拟，我们可以更加清晰地了解流体中颗粒的运动规律，并对工程流体力学问题进行预测和优化。
数值模拟方法广泛应用于颗粒悬浮物的输送、多相流动、颗粒沉降、颗粒分离等工程流体力学问题中。
这些问题在化工、环保、能源、地质等领域都有着重要的应用价值。
首先，数值模拟可以帮助我们研究颗粒悬浮物的输送。
悬浮物在管道中的输送常常会导致阻塞和堵塞的问题，影响工业生产和环境保护。
通过数值模拟，可以预测和优化悬浮物的输送，并设计合理的输送方案，提高输送效率和安全性。
其次，多相流动是一个重要的研究领域。
工程中的多相流动问题包括气固两相流、液固两相流等。
通过数值模拟，我们可以了解颗粒在流体中的运动状态、分布规律和相互作用机制，从而优化流体系统的设计和性能。
此外，颗粒沉降也是一个常见的工程流体力学问题。
数值模拟可以模拟颗粒在液体中的沉降速度、沉降轨迹和沉降过程中的相互作用。
这对于处理悬浮液中的颗粒、优化沉降池的设计等具有重要意义。
另外，颗粒分离也是工程流体力学中一个重要的应用方向。
在工业生产中，常常需要将颗粒从流体中分离出来，以获得纯净的流体或高纯度颗粒。
通过数值模拟，可以研究颗粒分离的原理、优化分离设备的结构和操作参数，提高分离效率和产品质量。
总之，流体颗粒运动的数值模拟在工程流体力学中具有广泛的应用价值。
通过数值模拟，我们可以深入了解流体中颗粒的运动规律，并优化工程流体力学问题的设计和操作。
这不仅可以提高工程系统的性能和效率，也可以为工程领域的研发和创新提供有力的支持。
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（1-4） 式中σ r为纵向应力， 为环向应力，σ y 屈服应力。当管道内 一点的等效应力达到屈服应力时，管道发生屈服，此时所施加的力 即为管道的极限承载力。 5.技术路线 本文主要利用理论计算、有限元软件 ANSYS 模拟和管道负压试 验的方法对塑料管道在负压环境下考虑管道径厚比、管道长度、管 道初始椭圆率等因素的变形和破坏进行分析。 采用塑料管道（PVC-U）负压试验，测试管材的物理参数，包括 弹性模量和泊松比。观察并分析塑料管道的负压破坏方式。具体实 验思路如下： PVC-U 管两端用法兰管接口连接，左边接有注水管，右边连接空 气负压罐，在空气负压罐的底部连接离心泵，在塑料管两端安装压 力表来监测塑料管内压力，离心泵用来实现管内负压。在管道顶端
通过管道负压屈曲数值模型与管道负压破坏试验对比分析，管 道的负压屈曲路径以及屈曲模态与负压试验所得情况大致相同。在 管内负压作用下，管壁产生弯矩，管壁产生以弯曲应力为主的环向 压应力，随着应力的发展，管壁在弯矩最大处受压屈服，管道发生 局部屈曲。 通过分析不同长度和径厚比的管道失稳压力，分析结果表明管 道的负压破坏临界值随着管道的径厚比的增加而明显减小；管道两 端的约束对管道失稳压力有明显影响；对于壁厚为 3.2mm 管道，在 间隔 1.2m 处加肋，对于壁厚为 3.5mm 管道，在间隔 1.4m 处加肋， 管道失稳压力大于 0.01MPa ，可以避免管道在管内出现真空时发生 负压破坏，管道设计提供设计基础。 分析不同椭圆率和管长对管道负压屈曲破坏的影响。研究结果 表明，在管内负压作用下，管道的失稳压力随着径厚比和初始椭圆 率增大而显著减小； 通过对比非线性屈曲分析结果与试验结果可知非线性屈曲结果 与试验结果略有差异，但非线性屈曲分析结果可以很好的预测管道 负压破坏的临界值。 8.展望 通过长时间学习和探索，本文主要研究了输水塑料（PVC-U）管 道在管内负压作用下的破坏因素，取得了一些有实用价值的研究成 果。然而，由于作者时间和精力有限，再加上问题的复杂性，本文 中还存在很多缺憾，在许多方面还有不少问题有待进一步解决，如： （1）在 PVC-U 材料模型的简化中，将材料模型简化为双线性强 化模型，但实际上 PVC-U 材料模型为复杂多线性材料，材料的强化 系数对管道失稳压力的影响还有待研究。 （2）本文中将输水管道内水锤负压简化为静载荷，而实际的水 锤负压为冲击荷载，而静载荷作用下管道失稳压力较冲击荷载作用 下管道失稳压力偏保守，冲击荷载作用下管道失稳压力还需进一步 研究。 （ 3 ）影响输水管道负压屈曲失稳的因素很多（各种荷载的作 用），如土压力。对于埋地管道，管道与土壤之间有复杂的作用， 埋地管道在管内负压作用下的失稳破坏仍有待研究。
图 1-1 技术路线 Fig. 1-1 Technology roadmap
6.试验手段 本文主要利用理论计算、工程软件模拟、试验验证的方法对塑 料软管在负压环境下进行考虑管道径厚比、管长、初始椭圆率等因 素的变形和破坏进行分析。 7.结论分析 本研究中采用 ANSYS 有限元分析软件，建立了与试验模型相同 的数值模型，数值模拟分析结果与试验结果吻合较好，验证了有限 元分析模型的正确性，通过有限元分析管道负压屈曲破坏非常可行。
采用数值模拟进行输水塑料管负压破坏 因素研究
姓名：聂锦杰 学号：2015200915
专业：水利水电工程
指导老师：程建军老师
采用数值模拟进行输水塑料管负压破坏因素研究
1.研究背景 流体力学，是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的 学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状 态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之 间的相互作用和流动的规律。流体力学是力学的一个重要分支，而 工程流体力学(应用流体力学)侧重在生产生活上的实际应用，它不 追求数学上的严密性，而是趋向于解决工程中出现的实际问题。流 体力学作为一门学科，在其历史发展过程中产生并不断完善了一些 解决问题的方法，如试验研究、理论分析和数值计算。而数值模拟 也叫计算机模拟。依靠电子计算机，结合有限元或有限容积的概念， 通过数值计算和图象显示的方法，解决工程问题和物理问题乃至自 然界各类问题。 2.研究目标 建立塑料管道负压破坏的数理模型，探明塑料管道在管内负压 作用下的管道负压破坏以及当管道在管外土压力作用下管道断面蠕 变为椭圆形后管道的负压破坏机理。 3.研究内容 塑料输水管道的负压破坏过程分为两个阶段，首先是管道在外 力作用下产生变形，然后在管内负压作用下管壁产生偏心受压破坏， 所以本文主要探讨塑料管道在管内负压作用下的破坏因素。主要研 究内容有三项： （1）管道在管内负压作用下变形量的理论计算 塑料管道属于柔性管。这种类型管在外力作用下截面很容易发 生变形。本文将考虑管道周围土压力因素，研究管道的变形特点。 （2）管道负压破坏特征的研究 当管道出现较大变形时，管道断面由圆变为椭圆。在管内负压 作用下管道产生偏心受压，容易导致管道凹瘪和偏心受压破坏。 （3）管道负压破坏力学模型的研究
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（代测试） 待测试 待测试 6~1.2 160 3.2、3.5
选用四节点管单元，该单元能有效模拟几何非线性和材料非线 性行为。然后用管道负压实验验证管道破坏形式，测试管道屈服强 度。
(3)管道负压破坏特征的研究 采用塑料管道（PVC-U）负压试验，测试管材的物理参数，包括 材料屈服强度、弹性模量和泊松比。观察并分析塑料管道的负压破 坏方式。PVC-U 管两端用法兰管接口连接，左边接有注水管，右边 连接空气负压罐，在空气负压罐的底部连接离心泵，在塑料管两端 安装压力表来监测塑料管内压力，离心泵用来实现管内负压。在管 道顶端和管道两侧安装位移计，监测管道的变形量。在管道外壁贴 轴向和环向应变片来测管壁应变，利用本构关系测定管材材料参数， 包括弹性模量和泊松比，然后利用管材参数计算管道在外压作用下 的变形。对比圆形管道曲失稳临界压力，可以给管 道进行预压，使管道产生一定量的变形，是其具有一定的椭圆度。 (4)管道负压破坏力学模型的研究 薄壁管道在外荷载作用下，管道截面会发生椭圆化。椭圆化将 使管道局部产生较大的环向应力和弯曲应力，甚至导致管道发生局 部屈曲破坏。同时，管道受到内压引起的环向应力及轴力引起的纵 向应力。采用Mises屈服准则，该准则遵循材料力学第四强度理论 （形状改变比能理论）。Mises屈服准则可以表达为如下公式：
在数值模拟和负压试验的基础上，分析影响管道负压破坏的因 素。 4.研究方法 本文通过理论计算、工程软件模拟、实验验证相结合的方法， 研究管道在负压破坏的因素。 管道在外压和内负压作用下管壁受力和变形量的理论计算 （1）管道可以看作是敷设在地基上的一无限长梁，沿管道纵向 截取一个单位长度，运用材料力学、结构力学、弹性力学等理论知 识计算管道壁厚、弹性模量与管道变形量，分析管道壁厚、管道刚 度与管道变形量的关系。 （2）有限元软件 ANSYS 模拟 本文将首先用有限元软件 ANSYS 建立数值计算模型，考虑材料 的非线性和几何非线性，建立三维有限元分析模型。有限元模型参 数如下。 表 1-1 有限元模型参数 Table 1-1 Parameters of finite element model 有限元模型参数 管道规格 屈服强度 y （MPa） 弹性模量 E(GPa） 泊松比 管道长度 L（m） 管道直径 D（mm） 管道厚度 t（mm） 数值
和管道两侧安装位移计，监测管道的变形量。在管道外壁贴轴向和 环向应变片来测管壁应变，利用本构关系测定管材材料参数，包括 弹性模量和泊松比，然后利用管材参数计算管道在外压作用下的变 形。对比椭圆化的管道在偏心受压和圆形管道径向受压的能力。为 实现管道的偏心受压，可以给管道进行预压，使管道产生一定量的 变形。采用弹塑性解析法和和弹塑性屈曲法对管道进行受理屈服破 坏分析。 技术路线表如图 1-1：