海底石油資源是海底能源的重要組成,目前我國正在加大力度進行海洋石油的開發(fā),而海底輸油管線是海洋石油開采工程的重要組成部分。海底輸油軟管是由不同功能層組合而成的新型復合管線,相對于傳統(tǒng)的鋼管外敷混凝土管線而言,軟管具有耐腐蝕性、撓性以及安裝方便等優(yōu)點。在國外,這種復合軟管已應用于石油開采等領(lǐng)域,但其價格較高。鑒于海底輸油軟管的優(yōu)良特性,我國研制開發(fā)出價位相對合理的鋼絲纏繞增強橡膠軟管,其特性優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼質(zhì)管線。出于對深海使用條件及海洋環(huán)境安全等方面的考慮,鋼絲纏繞增強橡膠輸油軟管尚未投入使用,需要首先對其力學性能以及可靠性進行相關(guān)研究。本課題來源于遼寧省科技廳博士啟動基金項目(L20101089),針對我國研制開發(fā)的海底輸油軟管,采用理論研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的技術(shù)路線,對其在各種功能荷載作用下的靜力響應以及力學性能進行相關(guān)研究,并提出以下結(jié)論。(1)增強層本構(gòu)關(guān)系的研究是海底輸油軟管力學分析的基礎(chǔ)。運用材料力學分析中回形模型預測管線增強層的彈性常數(shù),通過坐標變換,提出了管線增強層在結(jié)構(gòu)坐標系下的剛度矩陣；然后運用宏觀復合材料力學探討了軟管截而內(nèi)力與中性層應變之間的關(guān)系,從而提出軟管內(nèi)任意... 

【文章來源】：沈陽建筑大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 前言
        1.1.2 傳統(tǒng)海底管線功能失效原因
        1.1.3 海底輸油軟管的優(yōu)越性
    1.2 復合管的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復合管的發(fā)展動態(tài)
        1.2.2 復合管的種類、結(jié)構(gòu)和特點
        1.2.3 鋼骨架增強復合管
    1.3 鋼絲纏繞增強復合管研究進展
    1.4 本文的主要目的和研究內(nèi)容
第二章 海底輸油軟管本構(gòu)關(guān)系分析
    2.1 前言
    2.2 軟管的結(jié)構(gòu)特征
        2.2.1 相內(nèi)各組分工程彈性參數(shù)
        2.2.2 基本假設(shè)
    2.3 鋼絲纏繞增強層單層板的本構(gòu)關(guān)系
        2.3.1 回型模型
        2.3.2 單層板的工程常數(shù)預測
        2.3.3 柱坐標系的工程彈性常數(shù)
    2.4 海底輸油軟管的彈性特征
        2.4.1 基本假設(shè)
        2.4.2 軟管的整體剛度矩陣
    2.5 小結(jié)
第三章 軟管在內(nèi)壓和橫向荷載作用下的靜力響應解析解答
    3.1 前言
    3.2 模型參數(shù)
    3.3 假設(shè)與理論分析
    3.4 管線的理論分析
        3.4.1 在內(nèi)壓作用下鋼絲增強橡膠管的靜力響應
        3.4.2 在橫向荷載作用下鋼絲增強橡膠管的靜力響應
    3.5 小結(jié)
第四章 參數(shù)化有限元模型的建立
    4.1 前言
    4.2 有限元法模型
        4.2.1 ANSYS簡要介紹
        4.2.2 模型的結(jié)構(gòu)與特性
        4.2.3 單位制和坐標系的選擇
        4.2.4 軟管單元類型的選擇
        4.2.5 具體建模過程
    4.3 軟管的幾何參數(shù)對建模過程的影響
        4.3.1 鋼絲在橡膠中的纏繞角對建模過程的影響
        4.3.2 橡膠層-鋼絲-橡膠層之間對建模過程的影響
        4.3.3 管線內(nèi)部狀態(tài)對建模過程的影響
    4.4 小結(jié)
第五章 輸油軟管靜力響應分析
    5.1 有限元法計算結(jié)果與試驗結(jié)果的比較實例
    5.2 鋼絲最佳平衡纏繞角的研究
    5.3 靜力性能的結(jié)果分析與研究
        5.3.1 橫向荷載作用下軟管力學性能分析
        5.3.2 內(nèi)壓作用下軟管力學性能分析
        5.3.3 管線懸跨長度對管線力學性能的分析
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡介
作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
致謝



本文編號：2905897