随着经济发展和社会进步,管道作为一种安全高效的输送系统得到了迅速的发展。埋地输油管线在东北等严寒地区的冻土层中,不仅受管线与流体之间的相互作用,还受到管线与土体的相互作用以及周围冻土的温度变化影响,因此考虑冻土—管—液的相互作用,开展埋地输油管道流固耦合及其地震响应的研究,对社会发展和工程建设都具有重要意义。本文根据创建的土—管—液相互作用的三维实体模型,进行热流固耦合分析,并在考虑热流固耦合作用基础上进行埋地输油管道的地震响应分析,主要工作如下:1.采用Soild Works软件建立模型,运用ANSYS Workbench有限元分析软件对埋地输油管道进行热流固耦合分析,并研究温度场对严寒地区埋地输油管道的影响,得出温度载荷对管道内力有较大影响。并通过改变管道的管径、壁厚、埋置深度和液体压力四个参数来研究对管道热流固耦合的影响。结果表明:管道在热流固耦合作用影响时,轴向应力随着壁厚的增大而减小,随着管径、液体压力的增大而增大,管道埋深对轴向应力影响不大。2.对热流固耦合的埋地输油管道进行模态分析,并与空管模态进行对比分析,得出考虑热流固耦合时管道的各阶段固有频率明显降低,固有频率平均降低9.74%,相比较而言,对管道各阶频率的振型没有太大影响。其次,对考虑热流固耦合的埋地输油管道模型进行静力分析,运用时程分析法分别从X、Y、Z三个方向输入EL-centro地震波进行仿真研究,结果表明:在地震作用下,地震波沿X方向输入时,对热流固耦合的埋地输油管道破坏影响最大。3.建立了寒区温度场作用下管道分析有限元模型,分析在地震作用下温度场对埋地输油管道的影响。随着温度的降低,地震作用下管道的最大位移和最大应力逐渐增大,因此考虑温度场对埋地输液管道的抗震设计非常重要。并研究管道的管径、壁厚和埋置深度3个参数对管道抗震性能的影响。计算结果为:管道的轴向应力随着管径和壁厚的增大而减小,随埋置深度的增加而增大。