鋼懸鏈線海洋立管（SCR）是一種新型海洋立管,已成為開發(fā)深海油氣資源的首選立管類型,在深水海域要比頂張力立管和柔性立管優(yōu)勢(shì)大。立管之間通過焊接連接起來,在焊接過程中會(huì)不可避免的產(chǎn)生缺陷。立管裂紋如果從焊接接頭處起裂,在大彎矩載荷的作用下,裂紋擴(kuò)展需要的能量很小,加上焊接接頭力學(xué)不均勻性,很容易發(fā)生斷裂。由于鋼懸鏈線立管在波浪的作用下,立管懸垂段會(huì)受到大彎矩載荷的作用。相比其他載荷,大彎矩載荷對(duì)含環(huán)向裂紋的立管焊接接頭的影響最大,破壞性遠(yuǎn)大于其他載荷。因此,對(duì)大彎矩鋼懸鏈線立管焊接接頭進(jìn)行斷裂分析及安全評(píng)定方法的研究,具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)大彎矩對(duì)深水海洋立管的影響,在斷裂力學(xué)理論的基礎(chǔ)上,基于商用軟件ABAQUS展開,以立管焊縫中含裂紋的焊接接頭為研究對(duì)象,計(jì)算裂紋尖端區(qū)域附近的應(yīng)力場(chǎng)。研究鋼懸鏈線立管焊接接頭的應(yīng)力分布規(guī)律,分析管道徑厚比、裂紋尺寸和組配等因素對(duì)立管焊接接頭裂尖區(qū)域塑性區(qū)的影響。結(jié)果表明,立管環(huán)向裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子K的值最大,裂紋最易擴(kuò)展,其危害性最大。在達(dá)到尖端開裂擴(kuò)展的極限時(shí),環(huán)向裂紋尖端應(yīng)力值達(dá)到最大。在裂紋尖端擴(kuò)展以后,應(yīng)力值隨之減小并呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢(shì)... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 課題研究的目的和意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 管道斷裂參量研究現(xiàn)狀
        1.3.2 斷裂完全評(píng)定方法的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究思路及主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 斷裂力學(xué)基本理論
    2.1 線彈性斷裂力學(xué)
    2.2 斷裂參量J積分
    2.3 塑性裂尖場(chǎng)
    2.4 彈塑性估計(jì)方法
    2.5 全塑性估算方法
    2.6 有限元方法簡(jiǎn)介
        2.6.1 有限單元法
        2.6.2 有限分析在斷裂力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
        2.6.3 有限元軟件ABAQUS簡(jiǎn)介
    2.7 小結(jié)
第三章 含裂紋立管的應(yīng)力分布計(jì)算
    3.1 斷裂單元
    3.2 有限元模型
        3.2.1 計(jì)算模型
        3.2.2 材料屬性
        3.2.3 有限元網(wǎng)格劃分
    3.3 管道長(zhǎng)度的選取
    3.4 裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)分析
        3.4.1 裂紋角度對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響
        3.4.2 裂紋深度對(duì)立管應(yīng)力的影響
        3.4.3 裂紋長(zhǎng)度對(duì)裂紋尖端應(yīng)力的影響
        3.4.4 組配對(duì)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的影響
    3.5 小結(jié)
第四章 含裂紋立管的斷裂參量J積分計(jì)算
    4.1 數(shù)值模擬方法的驗(yàn)證
        4.1.1 含裂紋二維平板斷裂計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證
        4.1.2 斷裂參量計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證
    4.2 含表面裂紋三維圓筒斷裂分析驗(yàn)證
        4.2.1 圓筒的斷裂模型
        4.2.2 驗(yàn)證含三維表面裂紋圓筒斷裂計(jì)算結(jié)果
    4.3 含裂紋海洋立管有限元模型的建立
    4.4 斷裂參量變化規(guī)律分析
        4.4.1 裂紋深度對(duì)J積分的影響
        4.4.2 裂紋長(zhǎng)度對(duì)J積分的影響
        4.4.3 強(qiáng)度組配對(duì)J積分的影響
    4.5 有限元計(jì)算結(jié)果與估算結(jié)果的比較
    4.6 小結(jié)
第五章 含裂紋立管全塑性解的計(jì)算
1的計(jì)算方法">    5.1 全塑性解h₁的計(jì)算方法
    5.2 計(jì)算方法的驗(yàn)證
1的影響">    5.3 裂紋深度對(duì)全塑性解系數(shù)h₁的影響
1">    5.4 含裂紋海洋立管全塑性解系數(shù)h1

    5.5 全塑性解系數(shù)h₁公式擬合
    5.6 小結(jié)
第六章 基于SINTAP方法的立管安全評(píng)定
    6.1 SINTAP評(píng)定方法
    6.2 SINTAP的特點(diǎn)
    6.3 強(qiáng)度不匹配的SINTAP法
        6.3.1 等級(jí)0
        6.3.2 等級(jí)1
        6.3.3 等級(jí)2
        6.3.4 等級(jí)3
        6.3.5 等級(jí)4
        6.3.6 等級(jí)5
        6.3.7 等級(jí)6
    6.4 基于SINTAP方法的立管安全評(píng)定
        6.4.1 鋼懸鏈線立管安全評(píng)定
        6.4.2 組配對(duì)評(píng)定等級(jí)的影響
    6.5 小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介
附表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3056631

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