管道作为石油和天然气的主要运输方式,其在长期服役之后可能会发生泄漏事故,对人民生命财产安全和自然环境造成重大危害。以管道机器人（Pipeline inspection gauge,PIG）为载体的管道内检测技术是保障油气管道安全运输的重要手段。管内高压流体驱动下的管道机器人,在环焊缝等外部障碍的激励过程中将会产生极为复杂的非线性动力学问题。本文采用流固耦合的分析方法,研究了管道机器人在冲击环焊缝时的动力学响应规律,主要研究内容如下:通过分析聚氨酯材料常用的近似等效模型,建立了管道周向受限空间中基于Kelvin弹簧阻尼的管道机器人密封盘等效动力学模型。结合PIG本体建立了多体系管道机器人动力学模型,使用拉格朗日法详细推导了管道机器人的轴向振动微分方程。建立了基于Adams动力学分析软件的多自由仿真模型,对比了不同积分格式和求解算法的精度,完成了管道机器人的单向流固耦合分析。推导了管内流体的动量和连续性方程,利用盒式差分法编写了相应的解算程序,比较了不同边界条件下流体方程的解算精度和计算效率。使用Matlab/Simulink与Adams进行双向流固耦合仿真,研究了工艺参数运行速度以及设计参数质心位置改变时,PIG冲击环焊缝的动力学响应情况。结果表明:所建立的密封盘及管道机器人动力学模型能够很好的表征密封盘在管道轴向、径向以及周向的力学特性;运行速度越快,PIG冲击环焊缝引起的轴向振动越剧烈,冲击振动越明显;而垂向和俯仰振动现象随运行速度增大而显著减弱。改变PIG质心位置,对其轴向振动影响较小,俯仰和垂向振动情况因质心位置不同而存在明显差异。