發(fā)布時間：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)測的失效模式受到廣泛關(guān)注,成為當前相關(guān)學(xué)術(shù)研究的重點和難點。預(yù)測疲勞失效的發(fā)生需要對管纜進行準確的疲勞壽命預(yù)測,局部應(yīng)力的求解是疲勞壽命預(yù)測的重要部分。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)生變形時局部應(yīng)力計算結(jié)果不準確。當前學(xué)術(shù)界難以通過理論或數(shù)值壽命預(yù)測方法獲得柔性管纜準確的疲勞壽命,需要在室內(nèi)進行原型柔性管纜的模擬實際工況疲勞試驗。本文首先介紹海洋柔性管纜的結(jié)構(gòu)特點,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)其失效機理討論預(yù)測管纜疲勞壽命的方法,并就其中的的計算誤差進行了分析,明確了模擬實際工況實驗的必要性。根據(jù)當前疲勞試驗研究的進展,提出試驗中尚未解決完善的關(guān)鍵問題,即擺頭的設(shè)計。疲勞試驗中擺頭部分承擔施加循環(huán)彎曲荷載的作用,其長度設(shè)計對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軟件進行仿真分析,并提出了模擬工況試驗中擺頭設(shè)計相關(guān)方案,而后通過線型測量實驗進行了驗證。本文敘述已經(jīng)完成的疲勞試驗的試驗系統(tǒng)與試驗流程,從多方面進行了試驗方法與試驗結(jié)果的簡要分析。模擬實際工況的疲勞試驗需要消耗大量的人力物力,同時試驗周期長,且研究的是柔性管纜整體的疲勞失效問題。本文進一步從柔性管纜疲勞機理上開展兩個方面的研究:1.管纜承受疲勞循環(huán)荷載時,層間往復(fù)的滑動導(dǎo)致鎧裝鋼絲層間存在摩擦磨損行為,本文對層間摩擦磨損行為進行試驗研究。2.對管纜在拉伸與彎曲荷載下的非線性響應(yīng)開展試驗研究。本文立足于完成高度還原的柔性管纜結(jié)構(gòu)的模擬實際工況疲勞試驗的基本目標,并在此之上進行了疲勞失效的機理分析,對當前學(xué)術(shù)界對于柔性管纜結(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)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P756.1

【參考文獻】

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本文編號：2822798