隨著海洋油氣的需求不斷增長,海底管道的建設(shè)長度將越來越長,也將不可避免地穿越易滑坡區(qū)域。如果按照傳統(tǒng)的應(yīng)力設(shè)計理論,就會使該區(qū)域的管道設(shè)計過于保守,建設(shè)成本將大大增加。最新的研究與實踐顯示,即使海底管道在滑坡作用下應(yīng)力超過屈服應(yīng)力,管道只要還未達到極限應(yīng)變就不至于發(fā)生管道破壞。但是,基于應(yīng)變理論的海底管道設(shè)計目前剛剛起步,還有很多問題學術(shù)界和工程界沒有搞清楚,特別是滑坡作用下海底管道的應(yīng)變特性急需被工程界準確掌握。本文首先研究了滑坡作用下海底管道的彈性分析,理論推導彈性解析解,并分析了軸力與最大位移的關(guān)系。接著再研究滑坡作用下的海底管道的彈塑性分析,得到彈塑性的數(shù)值解方程,然后研究滑坡作用下的不同參數(shù)變化對海底管道應(yīng)變的影響。在海底管道彈性研究中,理論推導驗證了管道滑坡段軸力近似不變。在彈塑性研究中,理論推導了塑性階段的彎矩與曲率之間的關(guān)系。由于彈塑性方程含有隱函數(shù),難以直接得到解析解,本文采用二階中心差分數(shù)值方法進行數(shù)值計算。由于管道軸力不平衡問題,本文提出了管道軸力修正模型,并應(yīng)用于管道彈塑性的軸向應(yīng)變推導中。然后本文根據(jù)不同參數(shù)變化對管道應(yīng)變影響進行數(shù)值計算分析,發(fā)現(xiàn)管道應(yīng)變隨著...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作
        1.3.1 論文難點
        1.3.2 論文主要內(nèi)容
第2章 滑坡對海底管道影響的理論推導
    2.1 理論模型
    2.2 受力分析
        2.2.1 滑坡作用段
        2.2.2 土體約束段
        2.2.3 管道嵌固段
    2.3 控制方程
        2.3.1 滑坡作用段
        2.3.2 土體約束段
        2.3.3 管道嵌固段
    2.4 理論推導中的假設(shè)
        2.4.1 塑性階段的彎矩與曲率關(guān)系的推導
        2.4.2 管道軸力的近似處理
        2.4.3 管道材料的本構(gòu)模型
    2.5 應(yīng)變分析
        2.5.1 彎曲應(yīng)變公式
        2.5.2 軸向應(yīng)變公式
        2.5.3 總應(yīng)變公式
    2.6 本章小結(jié)
第3章 滑坡對海底管道的彈性影響研究
    3.1 彈性分析的假設(shè)
    3.2 彈性階段方程的求解
        3.2.1 彈性階段解析解
        3.2.2 邊界條件
        3.2.3 幾何條件
    3.3 彈性階段的求解方法
    3.4 彈性階段的軸力和最大位移之間的關(guān)系
    3.5 彈性階段的不同參數(shù)變化對軸力和最大位移影響研究
        3.5.1 滑坡力參數(shù)變化
        3.5.2 滑坡寬度參數(shù)變化
        3.5.3 橫向阻力參數(shù)變化
        3.5.4 軸向阻力參數(shù)變化
    3.6 管道最大彎矩達到屈服彎矩時的滑坡力和滑坡寬度的關(guān)系
    3.7 本章小結(jié)
第4章 滑坡對海底管道的彈塑性影響研究
    4.1 彈塑性研究的假設(shè)
        4.1.1 軸力修正
        4.1.2 管道彈塑性階段的可能情況
        4.1.3 管道達到極限彎矩時屈服點位置的判斷條件
    4.2 彈塑性階段的求解
        4.2.1 彈塑性階段的二階中心差分方程
        4.2.2 邊界條件
        4.2.3 彈塑性階段的求解方法
    4.3 軸力分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 滑坡對海底管道應(yīng)變影響研究
    5.1 本文解的驗證
    5.2 不同參數(shù)變化時的應(yīng)變研究
        5.2.1 滑坡力參數(shù)變化
        5.2.2 滑坡寬度參數(shù)變化
        5.2.3 橫向阻力參數(shù)變化
        5.2.4 軸向阻力參數(shù)變化
    5.3 軸力很小時的不同參數(shù)變化時的應(yīng)變研究
        5.3.1 滑坡力參數(shù)變化
        5.3.2 滑坡寬度參數(shù)變化
        5.3.3 橫向阻力參數(shù)變化
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論和展望
    6.1 本文結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3847920