加入WTO以后,中国经济飞速发展,而石油和天然气被誉为经济发展的“血液”。近年来,中国石油和天然气对外依存度越来越高,通过海上运输以及陆地管道输送两种方式进口石油、天然气。在长输管道服役的过程中,许多管道运转中的问题也开始逐渐出现,埋地管道周围的土体发生不均匀沉降使得管道出现应力集中、管道裂缝缺陷等已经成为管道事故的主要原因。因此,本文基于ABAQUS对不同边界条件下含裂纹管道进行了数值模拟研究,并针对分析计算过程中ABAQUS重复繁琐的操作,提取结果数据复杂等问题,设计了一套基于Java和ABAQUS二次开发的仿真系统,以提高分析计算的效率,并对后续相关问题的研究提供一些借鉴和指导。本文基于断裂力学的基本理论,建立了不同边界条件下含裂纹管道的计算模型,利用数值模拟的方法讨论了内压、管道壁厚、裂纹形状比、土体沉降等因素对管道的影响。利用ABAQUS分析和计算裂纹问题的方法,计算了裂纹处的应力强度因子和J积分值。分析了应力强度因子和J积分值的变化规律。基于此,提出了一些可以减缓裂纹扩展从而导致管道失效的措施。当边界条件为理想边界条件时,基于弹性断裂力学,分析了不同影响因素对二维管道轴向裂纹以及三维管道椭圆表面裂纹的影响。得到了二维管道轴向裂纹的应力强度因子在不同内压、壁厚以及裂纹相对深度等因素下的变化规律。同时,也得到了三维管道环向/轴向椭圆表面裂纹在不同裂纹形状比、裂纹相对深度以及内压等因素影响下应力强度因子的变化规律。当边界条件为不均匀沉降的土体时,基于弹塑性断裂力学以及管土非线性接触模型,分析了不同影响因素对含环向/轴向表面裂纹管道的影响。得到了在不同土体沉降区域长度、不同土体沉降深度以及不同土体种类等因素下管道整体的应力、应变情况以及裂纹处J积分值的变化规律,并对轴向裂纹和环向裂纹进行了简单的对比。为了解决在分析不均匀沉降下含裂纹管道研究中存在的重复建模和提取结果数据不便等问题,借助ABAQUS软件本身提供的二次开发的接口、高级编程语言Java以及其他相关组件设计开发一套用于解决上述问题的仿真分析系统,运用该系统,研究者只需输入相关计算参数,提交计算后,系统便可自动生成结果文件,同时,系统相关模块会自动提取结果文件中所需的数据,存入MySQL数据库中,结构化存储的数据便于数据的管理和查询。查询的数据会以折线图的形式展示,方便研究者分析变化规律,同时,系统还提供结构化数据的导出功能,方便研究者根据自己的需要使用结果数据。该系统简化了整个分析流程,避免了分析过程中的重复性操作,提高了分析问题的效率,并且,本系统所提出的二次开发方法也可以为其他从事相关工作的人员提供借鉴。