發(fā)布時間：2020-09-22 17:26

　　 隨著我國海洋石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，越來越多的海洋油氣資源被勘探和發(fā)現(xiàn)，配套技術(shù)的研究迫在眉睫。海上油田開發(fā)系統(tǒng)中，立管是一個非常關(guān)鍵的組成部分。海洋立管長期在惡劣的海洋環(huán)境中服役，受到各種復(fù)雜載荷的綜合作用，內(nèi)部一般有高溫、高壓的油氣流過，頂部有與之相連的浮式平臺的運動，底部與海床相互作用，外部承受海洋環(huán)境荷載作用，并可能承受沖擊荷載、地震荷載等，工作環(huán)境惡劣，受力非常復(fù)雜，一旦損壞就會造成巨大的損失，因此開展海洋立管系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性研究十分必要。 本文針對海洋立管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和常見的受力情況，用ansys有限元軟件進行了應(yīng)力分布的模擬，利用基于逆磁致伸縮效應(yīng)的磁各向異性檢測技術(shù)，建立了海洋立管應(yīng)力檢測模型，開發(fā)研制了應(yīng)力檢測儀器，對立管應(yīng)力狀況進行動態(tài)的跟蹤，及時發(fā)現(xiàn)不安全隱患，以達到提供預(yù)測、延長立管使用壽命的目的。本研究取得了以下成果： 1、立管的損壞大多由應(yīng)力引起，立管在這種由完好到扭曲、錯斷直至完全報廢的過程中，必然體現(xiàn)出一種應(yīng)力的變化，正是這種應(yīng)力的變化直接作用于立管，從而造成了立管的損壞。論文分別討論了立管徑向平面力學(xué)模型、軸向剪切力學(xué)模型，及其它復(fù)雜受力情況下的力學(xué)模型。 2、基于逆磁致伸縮效應(yīng)的磁各向異性檢測技術(shù)，研制了有自主知識產(chǎn)權(quán)、適用于不同直徑的海洋立管應(yīng)力檢測儀器和軟件，該檢測儀器四個探頭將立管剖分成四個區(qū)域進行測量，使測量精度更高。 3、設(shè)計并研制了適合海洋立管和檢測儀器的扶正器，該扶正器通過調(diào)節(jié)可伸縮臂的伸縮長度來適應(yīng)于不同直徑的立管檢測，且能單獨拆卸維修，避免單個臂的損耗導(dǎo)致儀器的整體更換，便于實際應(yīng)用。 4、利用研發(fā)的磁測儀器對立管的受力進行了三種模擬加載方式的實驗研究，并用有限元法對相應(yīng)的受力狀態(tài)進行了模擬計算，經(jīng)過大量的實驗，結(jié)果表明：該磁測方法具有不需要完全接觸、對立管曲率依賴不大、測量精度高的優(yōu)點，利用該磁測儀器定量評價立管內(nèi)部的受力狀態(tài)，可對海洋立管安全狀況進行評價和預(yù)測。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：P756.2
【部分圖文】：

圖 2.1 軸向拉伸和壓縮受力圖如圖 2.2(a)所示，為了顯示立管橫截面上的內(nèi)力，假想地沿橫截面 m-m 將其分為兩部分。立管左右兩段在橫截面 m-m 上相互作用的內(nèi)力是一個分布力系(見圖 2.2(b)和(c))，其合力為 N。由左段的平衡條件0x∑ F=，得N P=0，即N =P。

圖 2.1 軸向拉伸和壓縮受力圖如圖 2.2(a)所示，為了顯示立管橫截面上的內(nèi)力，假想地沿橫截面 m-m 將其分為兩部分。立管左右兩段在橫截面 m-m 上相互作用的內(nèi)力是一個分布力系(見圖 2.2(b)和(c))，其合力為 N。由左段的平衡條件0x∑ F=，得N P=0，即N =P。

與截面 m-m 相切，稱為截面 m-m 上的剪應(yīng)力。與軸向拉壓時求橫截面上的應(yīng)力一樣，求得剪力 Q 以后，應(yīng)進一步確定剪上的應(yīng)力數(shù)值。但由于外力作用線距離很近，圣維南原理不再適用，另外變受力比較復(fù)雜，難以簡化成簡單的計算模型，用理論的方法計算此情況下的，往往非常困難，也難以在實際中應(yīng)用。因此，工程中主要是采用近似計算。這種計算方法假設(shè)剪應(yīng)力在剪切面內(nèi)是均勻分布的。若 A 代表剪切面面剪應(yīng)力為τ = Q A(與剪切面相切，稱為剪應(yīng)力。以上計算是以假設(shè)“剪應(yīng)力在剪切面內(nèi)均勻分基礎(chǔ)的，實際上它只是剪切面內(nèi)的一個平均應(yīng)力，所以也稱為名義剪應(yīng)力。面面積同樣采用式(2.2)計算。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2824702