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压力管道通常敷设在地面以下数米，且管道运输线长，不可避免地要跨越山谷和穿过河流，有相当部分直接暴露在空间当中，在遭受外部载荷的冲击作用时是极其薄弱的环节，故其防护问题一直受到学者和工程师们的关注和重视。30976
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1国外研究现状
G. M. Nagel[1]等比较了直管和锥形薄壁矩形管在准静态的和动态轴向载荷冲击下的能量吸收响应，发现惯性效应对锥形管动态响应的影响要比对直管动态响应的影响要小，且锥形管的能量吸收反应可以通过其壁厚和倾斜角进行控制；M. Zeinoddini[2]等对轴向预紧管道受冲击时的动态响应进行了讨论，并根据试验结果建立了仿真分析模型；N. K. Gupta[3]等对圆管断裂问题进行了研究，建立了有限元仿真模型；P. K. Jena[4]等对管道受冲击作用下形成的断口进行了分析，提出在撞击区与绝热剪切带之间有一个过渡带，其区域大小取决于撞击角度；ndrew Palmer[5]等针对新的海底管道意外地落在现有的管道上的问题进行了试验研究，分析了管道的凹痕以及混泥土涂层加固件的破坏情况，并阐述了不同吸收机制之间能量的划分；Norman Jones[6]等研究了管道受冲击后的形变问题，介绍了一种通过理想化局部钢管横截面来预测最终实际整体横截面位移的方法，并对已有理论公式进行了修正。W Johnson[7]对不同厚度和材质的圆管受30°锥头弹正冲击进行了研究，结果表明圆管的变形失效和长径比有关，当长径比介于1和2之间时，极限冲击能量与圆管的材质和壁厚有关。T.G.Zhang[8]对薄壁圆管受半圆头、圆头、平头弹斜冲击进行了研究，研究中子弹的冲击的角度分别为0°、30°、45°和60°。研究得出的结论是：平头弹在45°角度冲击时临界破裂速度最小，30°和60°时临界破裂速度也小于正冲击时。而圆头和半圆头弹，随着冲击角的增大，圆管的临界破裂速度也随之增大。Masahiro Nishida[9]等研究了钢球撞击下具有一定水压铝合金管的开裂和穿孔情况，发现水压降低了铝合金管材的强度，并根据试验结果推导出钢球管壁穿透管壁所需能量经验公式。图1显示了普通无压管道和压力管道在受到相同外冲击载荷下的不同损伤情况，无压管道表面出现凹陷，内部出现局部崩落，而压力管道已经被完全侵穿。
(a)无压管道 (b)15MPa内压管道
图1.1相同冲击载荷加载下无压和压力管道损伤情况对比
以上研究都是针对空管展开的，忽略了压力管道内部介质和压力的作用，主要研究了圆管受侧向冲击时变形失效，并在物理试验的基础上，提出用于预测管道受横向冲击时变形情况的经验公式。而压力管道较普通无压管道的抗冲击载荷性能有很大不同，通过无压管道抗冲击研究得出的理论和一些经验公式，在研究有内压管道抗冲击能力是不适用的。论文网
2国内研究现状
孙韬[10]等在相关理论和假设的基础上，给出了自由状态下阶梯型质量分布的金属圆柱壳体，在侧向非对称脉冲载荷下变形及运动方程，得到了塑性响应解及临界断裂破坏判据；周丽军[11]等对自由圆管在中部受刚性横向冲击时的破坏情况进行了研究，获得了穿透圆管所需要的子弹的临界速度和动能；穆建春[12]对薄壁金属管在弹体正、斜冲击下的破坏情况进行了研究，发现了圆管在90°圆锥头弹体正冲击时破坏模式 为剪切破坏，随斜冲角度增大变为划破穿刺型破坏。通过研究发现，在特定的条件下，圆管受弹体斜冲击比圆管受弹体正冲击更加危险；雷建平[13-16]等通过实验研究了球头弹侧向冲击充压的薄壁圆管，发现内充压力使圆管内壁产生面应力，而受复合应力作用，同时内压的存在加强了圆管破坏的局部效应，使得圆管管壁更容易破坏，降低了薄壁圆管的临界破坏速度。使冲击过程中的极限穿透能量降低；方子帆[17]等对固支圆管在横向冲击下的破坏进行了研究，得到了不同能量和位置冲击狭隘圆管的变形规律，以及横向冲击作用下圆管的变形形状和影响。赵媛媛[18-20]对研究了弯管受半球弹体冲击下的破坏。发现弹体穿透弯管存在两种破坏模式，花瓣型和拉伸型。花瓣形破坏的机理是弹体于管壁接触时产生高的环向和径向拉应力，在轴向和径向同时撕裂，产生沿轴线份花瓣型破坏；拉伸型破坏的机理是弹体沿管壁轴线方向滑移，拉伸和刮削管壁使其破坏，弹体沿破裂点滑出，管壁受弹体挤涨向两侧撕裂，形成不完全蝶形。