本文關(guān)鍵詞：海底管道熱屈曲及管土相互作用研究

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【摘要】：自20世紀(jì)70年代以來(lái),深海石油開(kāi)發(fā)成為石油工業(yè)的一個(gè)重要前沿陣地。在墨西哥灣、巴西以及西非等地的深海石油開(kāi)發(fā)已取得了重大的進(jìn)展。我國(guó)目前正在開(kāi)發(fā)東海油氣田,在南海1000米水深范圍內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣資源。隨著海上石油工業(yè)向越來(lái)越深的海域推進(jìn),管道工作壓力不斷增大,其設(shè)計(jì)溫度普遍達(dá)到或超過(guò)1000C,海床摩擦力約束管道受熱膨脹會(huì)導(dǎo)致管道中產(chǎn)生巨大的軸向壓力,進(jìn)而發(fā)生整體熱屈曲。屈曲破壞是當(dāng)前造成海底管道破壞的主要因素之一。 目前關(guān)于海底管道整體熱屈曲的研究主要包括兩個(gè)方面,第一是管道在熱應(yīng)力作用下的整體結(jié)構(gòu)響應(yīng),第二是管道整體熱屈曲過(guò)程中管土相互作用的機(jī)制和模擬方法。本文圍繞以上兩個(gè)方面展開(kāi)研究：從解析和數(shù)值的角度,對(duì)海底管道整體熱屈曲理論進(jìn)行了補(bǔ)充和完善；通過(guò)有限元數(shù)值方法,研究了管土相互作用過(guò)程中土體破壞模式的變化,對(duì)現(xiàn)有管土相互作用模型的適用范圍進(jìn)行了分析和討論。 本文在管道整體熱屈曲和管土相互作用方面完成了以下工作： 1.提出了外力觸發(fā)管道豎向熱屈曲和側(cè)向熱屈曲的理論模型,給出了觸發(fā)力和管道臨界屈曲溫度,臨界屈曲軸力之間的關(guān)系。 2.建立了管道在軟弱海床上豎向熱屈曲的理論模型,分析了海床抗力對(duì)管道熱屈曲臨界溫度、幅值以及內(nèi)力等的影響。 3.建立了管墊法和浮力發(fā)觸發(fā)管道側(cè)向熱屈曲的理論模型,分析了海床側(cè)向剛度對(duì)管墊高度和浮力大小設(shè)計(jì)取值的影響。 4.通過(guò)有限元數(shù)值模擬,研究了管道熱屈曲過(guò)程的動(dòng)力響應(yīng),分析了管道初始幾何缺陷、管土相互作用參數(shù)、管道材料非線性對(duì)管道熱屈曲動(dòng)力過(guò)程的影響。 5.通過(guò)有限元數(shù)值模擬,研究了管土大變形豎向和側(cè)向相互作用機(jī)制。分析討論了管土相互作用過(guò)程中土體破壞模式的變化,提出了新的土體破壞模式。同時(shí),對(duì)現(xiàn)有管土相互作用模型的適用范圍進(jìn)行了討論。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TE973;P756.2

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 劉羽霄;高溫/高壓海底管道橫向熱屈曲機(jī)理及控制措施研究[D];大連理工大學(xué);2010年

2 袁峰;深海管道鋪設(shè)及在位穩(wěn)定性分析[D];浙江大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1275255