Page 134 - 《振动工程学报》2026年第2期

450 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

变峰值均高于压应变峰值。 基本一致，各类型应变均在受冲击正下方 Y3 测点处
测点 Y3、Y4、Y5 和 Y6 沿管道环向布置，其轴向 取 得 峰 值， Y3 测 点 对 侧 Y5 测 点 取 得 峰 值 最 小 值 ，
与环向应变峰值分布如图 7(c) 和 (d) 所示，轴向与环 Y4 和 Y6 测点峰值应变基本一致，其中管道顶部拉
向峰值应变以及各点拉应变、压应变峰值分布规律 应变高于压应变，说明顶部以受拉变形为主，管道侧
面以及底面压应变高于拉应变，侧面以及底面以受

30
轴向拉应变 压变形为主。说明铸铁管道受落石冲击作用的冲击
轴向压应变
轴向峰值微应变 / με 10 0 2.2.3 应变分布规律
20
波传递符合预期，管道受冲击截面为最危险截面。

为了探究不同冲击位置对管道变形的影响，试
−10
种不同冲击位置工况，其中沿管道垂直
方 向 设置
−20 验设置了 19 6 次 试 验 ， 沿 管 道 水 平 方 向 设 置 13 次 试
Y1 Y2 Y3 Y7 Y8 验，管道中部截面 3 测点峰值应变沿垂直管道方向
轴线方向测点序号 分布如图 8 所示。如图 8(a) 所示，截面 3 最大径向峰
(a) 沿管道方向轴向峰值应变分布
(a) Axial strain distribution along the pipeline direction 值应变出现在 Y3 测点处，冲击垂直距离为 0，最大应
80 变为 25.38 με，整体径向应变随着垂直距离的增大而
逐渐减小，但随着垂直距离的增大，径向应变的衰减
60
环向峰值微应变 / με 40 0 环向拉应变 显高于管道的径向应变，这是由铸铁管道自身材料
8(b) 所示，管道的环向应变明
速率越来越慢。如图
20
环向压应变
的特性决定的，其中最大环向峰值应变同样在
测
Y3
−20
处 应 变 衰 减 曲 线 呈 现 规 律 性 的 幂 函 数 形 式 ；
−40 点，冲击垂直距离 0 m处取得，最大应变为 72.05 με。
Y3
Y1 Y2 Y3 Y7 Y8
Y4 测点和 Y6 测点处于同一埋深处，其环向峰值应
轴线方向测点序号
变大小与变化趋势基本一致；Y5 测点位于管道底
(b) 沿管道方向环向峰值应变分布
(b) Circumferential strain distribution along the pipeline direction 部，受应力影响最小，环向峰值应变和径向峰值应变
Y3 轴向拉应变 Y3 Y4 Y5 Y6
30 轴向压应变 30
Y3
20 25 Y4 Y6
Y5
20
峰值微应变 / με 10 0 0 Y6 Y4 径向峰值微应变 / με 15
10
10

20 5 0
0 1 2 3 4 5 6
30 距管道垂直距离 / m
Y5 (a) 截面3径向峰值应变沿垂直分布
(c) 截面3轴向峰值应变分布 (a) Radial peak strain distribution along the verticle
(c) Axial peak strain distribution at Section 3
direction at Section 3
环向拉应变
Y3 80
80 环向压应变
Y3
60 60 Y4 Y6
40 50 Y5
峰值微应变 / με 20 0 0 Y6 Y4 环向峰值微应变 / με 70
40
30
20
20
40 10
0
60 0 1 2 3 4 5 6
距管道垂直距离 / m
80
Y5 (b) 截面3环向应变沿垂直分布
(d) 截面3环向峰值应变分布 (b) Circumferential peak strain distribution along the verticle
(d) Circumferential peak strain distribution at Section 3 direction at Section 3

图 7 第 19 次试验应变分布 图 8 峰值应变沿垂直分布
Fig. 7 Strain distribution in the 19th experiment Fig. 8 Vertical distribution of peak strain