發(fā)布時(shí)間：2020-09-19 17:24

　　 海洋柔性管纜包括柔性管道、臍帶纜、光電纜等設(shè)備,用于連接油氣開采設(shè)備與平臺(tái)等浮式設(shè)備,在海洋油氣開采系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。由于海洋環(huán)境復(fù)雜,柔性管纜經(jīng)常在服役期間發(fā)生各種各樣的失效,其中疲勞失效做為一種較難預(yù)測(cè)的失效模式受到廣泛關(guān)注,成為當(dāng)前相關(guān)學(xué)術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。預(yù)測(cè)疲勞失效的發(fā)生需要對(duì)管纜進(jìn)行準(zhǔn)確的疲勞壽命預(yù)測(cè),局部應(yīng)力的求解是疲勞壽命預(yù)測(cè)的重要部分。由于柔性管纜結(jié)構(gòu)復(fù)雜,層間經(jīng)常采用非粘接的形式,大量的非線性導(dǎo)致在發(fā)生變形時(shí)局部應(yīng)力計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。當(dāng)前學(xué)術(shù)界難以通過理論或數(shù)值壽命預(yù)測(cè)方法獲得柔性管纜準(zhǔn)確的疲勞壽命,需要在室內(nèi)進(jìn)行原型柔性管纜的模擬實(shí)際工況疲勞試驗(yàn)。本文首先介紹海洋柔性管纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并介紹材料疲勞的基本理論。引出在海洋復(fù)雜荷載作用下柔性管纜在位工況下的疲勞失效問題,根據(jù)其失效機(jī)理討論預(yù)測(cè)管纜疲勞壽命的方法,并就其中的的計(jì)算誤差進(jìn)行了分析,明確了模擬實(shí)際工況實(shí)驗(yàn)的必要性。根據(jù)當(dāng)前疲勞試驗(yàn)研究的進(jìn)展,提出試驗(yàn)中尚未解決完善的關(guān)鍵問題,即擺頭的設(shè)計(jì)。疲勞試驗(yàn)中擺頭部分承擔(dān)施加循環(huán)彎曲荷載的作用,其長度設(shè)計(jì)對(duì)于在彎曲荷載下管纜的線型有著很大的影響,就此問題本文首先建立簡單的理論模型,而后通過ABAQUS軟件進(jìn)行仿真分析,并提出了模擬工況試驗(yàn)中擺頭設(shè)計(jì)相關(guān)方案,而后通過線型測(cè)量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。本文敘述已經(jīng)完成的疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)系統(tǒng)與試驗(yàn)流程,從多方面進(jìn)行了試驗(yàn)方法與試驗(yàn)結(jié)果的簡要分析。模擬實(shí)際工況的疲勞試驗(yàn)需要消耗大量的人力物力,同時(shí)試驗(yàn)周期長,且研究的是柔性管纜整體的疲勞失效問題。本文進(jìn)一步從柔性管纜疲勞機(jī)理上開展兩個(gè)方面的研究:1.管纜承受疲勞循環(huán)荷載時(shí),層間往復(fù)的滑動(dòng)導(dǎo)致鎧裝鋼絲層間存在摩擦磨損行為,本文對(duì)層間摩擦磨損行為進(jìn)行試驗(yàn)研究。2.對(duì)管纜在拉伸與彎曲荷載下的非線性響應(yīng)開展試驗(yàn)研究。本文立足于完成高度還原的柔性管纜結(jié)構(gòu)的模擬實(shí)際工況疲勞試驗(yàn)的基本目標(biāo),并在此之上進(jìn)行了疲勞失效的機(jī)理分析,對(duì)當(dāng)前學(xué)術(shù)界對(duì)于柔性管纜結(jié)構(gòu)的疲勞問題分析有一定借鑒與啟發(fā)意義。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P756.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 嵇應(yīng)鳳;姚衛(wèi)星;夏天翔;;線性疲勞累積損傷準(zhǔn)則適用性評(píng)估[J];力學(xué)與實(shí)踐;2015年06期

2 楊旭;孫麗萍;艾尚茂;;深水無粘結(jié)柔性管抗拉伸層屈曲問題研究進(jìn)展[J];海洋工程;2013年01期

3 王國雨;;淺談我國深海石油勘探的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J];科技資訊;2013年03期

4 李增華;李良碧;陳明璐;嵇春艷;張健;;基于S-N曲線的深水半潛平臺(tái)疲勞壽命分析[J];海洋技術(shù);2012年01期

5 江文榮;周雯雯;賈懷存;;世界海洋油氣資源勘探潛力及利用前景[J];天然氣地球科學(xué);2010年06期

6 張吉平;劉慶;顧永強(qiáng);;世界各國石油巨頭角力深海石油開發(fā)[J];國外油田工程;2010年11期

7 王坤茜;徐人平;林捷暉;;考慮應(yīng)力比的疲勞裂紋擴(kuò)展概率模型[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2009年09期

8 江懷友;潘繼平;邵奎龍;韓彤;管曉生;;世界海洋油氣資源勘探現(xiàn)狀[J];中國石油企業(yè);2008年03期

9 趙永翔,楊冰,梁紅琴,鄔平波,曾京;測(cè)定概率疲勞長裂紋擴(kuò)展門檻值的新方法[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2005年06期

10 楊冰,趙永翔,何朝明,王明新;考慮概率與置信度的疲勞裂紋擴(kuò)展率模型及其參數(shù)測(cè)定方法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2004年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 彭兆春;基于疲勞損傷累積理論的結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)與時(shí)變可靠性分析方法研究[D];電子科技大學(xué);2017年

2 佴啟亮;多因素對(duì)裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展的互影響及表征[D];北京科技大學(xué);2017年

3 張海龍;中國新能源發(fā)展研究[D];吉林大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 趙津;我國海洋油氣開發(fā)及國際合作研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

2 陳金龍;海洋動(dòng)態(tài)臍帶纜的整體設(shè)計(jì)與分析[D];大連理工大學(xué);2011年

3 葉書程;隨機(jī)冰載荷作用下簡易平臺(tái)的疲勞壽命估算及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2822798