管道是海洋油氣資源開采過程中最主要的運(yùn)輸方式。非粘結(jié)柔性管道以優(yōu)越的力學(xué)性能和可設(shè)計(jì)性成為深水油氣資源開發(fā)中的關(guān)鍵輸運(yùn)裝備之一。非粘結(jié)柔性管道的結(jié)構(gòu)主要由金屬層和聚合物層組成。金屬層包括骨架層、抗壓鎧裝層及抗拉鎧裝層。聚合物層包括內(nèi)護(hù)套層、外護(hù)套層以及金屬層之間的防磨層等。非粘結(jié)柔性管道結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是螺旋纏繞的非粘結(jié)多材料復(fù)合結(jié)構(gòu)。在環(huán)境載荷及浮體運(yùn)動(dòng)作用下,各結(jié)構(gòu)層間存在大量接觸和滑動(dòng),給設(shè)計(jì)分析帶來了巨大的挑戰(zhàn)。 本文首先對非粘結(jié)柔性管道的結(jié)構(gòu)形式以及結(jié)構(gòu)分析的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了充分的調(diào)研和總結(jié),在此基礎(chǔ)上提出一套基于失效模式的非粘結(jié)柔性管道設(shè)計(jì)方法,并建立了一套適合工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)流程。考慮到深水柔性軟管應(yīng)用中主要承受拉伸和靜水外壓荷載作用,采用有限元方法建立了非粘結(jié)柔性管道的三維精細(xì)有限元模型,并對其拉伸及壓潰行為進(jìn)行了數(shù)值仿真。采用實(shí)驗(yàn)室原型測試的方法,驗(yàn)證了柔性管道抗拉剛度的數(shù)值仿真結(jié)果。并考慮幾何缺陷及材料塑性等非線性因素,對柔性管道的主要抵抗外壓的構(gòu)件骨架層的非線性抗壓潰行為進(jìn)行了模擬分析,并最終根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果得到骨架層抗壓潰設(shè)計(jì)曲線,以指導(dǎo)設(shè)計(jì)。最后針對南海某1500m水深動(dòng)態(tài)應(yīng)用的8寸立管,基于所建立的管道抗拉伸及抗壓潰有限元模型,給出了抗拉鎧裝層和骨架層的設(shè)計(jì)結(jié)果。 本論文的研究工作主要依托國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“深水油氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)與裝備項(xiàng)目“柔性海底管道關(guān)鍵技術(shù)研究”(2012AA090314)課題開展。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P756.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2814141