埋地管道是远距离油气的主要输送方式之一,管道长时间服役,难免出现一些小缺陷,由于临近油气管道泄漏爆炸、工程爆破施工、恐怖袭击等偶然外爆载荷作用致使管道的破坏后果是十分严重的,管道缺陷是管道的安全隐患,而管道的裂纹扩展具备毁灭性的破坏作用,造成的经济损失、人员伤亡往往不可估量。本文主要以数值模拟方法研究分析管道在外爆载荷作用下的动态断裂与裂纹扩展问题,建立基于多相耦合的爆炸波-土体-管道-管内气体的有限元模型和管道损伤断裂条件,对含缺陷埋地管道在爆炸波作用下的破坏情况做出详细分析,并结合分析结果提出含缺陷埋地管道经外爆冲击后的预测方法。具体开展的研究工作如下:考虑爆炸波、土体、含缺陷管道和管内流体之间的物理量传递过程,以X70管道为研究对象,建立炸药-土体-管道-管内流体的多相耦合数值模型,对不同缺陷结构、不同管道直径、不同管道结构和不同爆炸载荷等因素对管道缺陷的影响分析。结果表明,缺陷处损伤度随缺陷深度的增加而增加;不同缺陷形状对爆炸波的抵御程度不同,菱形缺陷损伤最大,椭圆形缺陷其次,圆形缺陷平均分摊外爆压力,使缺陷处损伤降到最低。管道直径和壁厚越大,缺陷处损伤越小,损伤速度越慢,且较大的壁厚可有效抵御爆炸波冲击。炸药量越大,对管道的破坏作用越明显,缺陷处损伤越大;管道外壁距炸药的爆心距越大,对管道的冲击作用越小,且效果十分明显。对缺陷已贯穿的管道进行基于流固耦合效应的裂纹扩展分析,充分考虑了裂口处气体泄放压力减小影响裂纹动态扩展的问题,对不同气体输送压力、不同气体输送流速、不同缺陷形状进行了管道的动态裂纹扩展计算。结果表明,输送压力越高,裂纹扩展长度越大,裂口尺寸越大;输送流速越大,裂纹扩展的长度越小,裂口尺寸越小。对于椭圆形和圆形缺陷,由于不存在尖角,可以有效避免过度的应力集中,本文计算结果中这两种形状的缺陷不会开裂。基于动态断裂的耦合效应,对在动态扩展过程中气体的喷射情况进行分析,随着裂口的增大,气体喷射高度越来越小,但在喷射长度和喷射宽度上越来越大。输送压力越大,喷射的高度越大;输送流速越大,喷射的高度越大,但流速对气体的辐射范围影响更大。根据得到的结果,对不同因素影响的管道裂口大小与气体喷射距离做出拟合,得到的拟合式可用于对外爆载荷下含缺陷管道动态断裂后果的预测。