输油管道是国家能源的大动脉之一,其安全运营对国家经济发展的影响重大,而我国穿(跨)越河流输油管道在长距离输油管道工程中有相当比例。在管道工程中,管道穿(跨)段往往是最难设计的,而且也是在运营中最容易破坏的,它是管道设计中的重大设计课题之一。本文在文献综述的基础上,分析了管道工程中的几个典型问题,首先从管道工程中的重力分析作起,应用材料力学、动力学和有限元相结合的方法分析了重力、风载荷、管道截面变形和跨越管道中的碰撞问题,在分析的过程中建立了数学模型并给出实例分析,证明了所建模型及求解方法的正确性和实用性。本文的重点内容是风载荷、圆卡环变形问题和碰撞问题的研究,在载荷和碰撞问题上脱离了传统用到的系数估计法,采用有限元方法对风荷载和管道碰撞进行仿真分析,反映了管道在真实问题中的响应,为管道工程中偶然载荷的解决方法提供思路和解决途径,建立管道工程中可变载荷分析方法,而圆环变形问题则是将管道变形问题抽象化为一个普遍问题,求出解析解,利用有限元方法加以验证,尽可能地对管道问题进行科学的有效的分析。本文的研究方法主要是有限元法,尤其是其中的动力学模块,结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或者部件的影响。相对静力学分析,动力学分析要考虑随时间变化的力载荷以及阻尼和惯性的影响,ANSYS可以进行的结构动力学分析类型有瞬态分析,动力分析,模态分析,谱响应分析以及随机振动分析。在理论分析的基础上,运用有限元方法对管道中的静力学和动力学问题进行仿真,并进行对比分析,从而使结论更加合理化和科学化,在整个分析过程中,采用APDL语言编制了各个问题的ANSYS程序,便于进行管道类似问题的分析处理,详细见附录。