非粘結(jié)柔性立管的持續(xù)發(fā)展是支撐海洋石油工業(yè)進步的核心因素。它的主要優(yōu)勢是：能夠承受由海流、渦激振動、浮體運動和安裝等引起的載荷所產(chǎn)生的大變形。但非粘結(jié)柔性立管的復雜結(jié)構(gòu),使得對其分析變得比較困難。為了得到立管結(jié)構(gòu)響應的各個重要方面,如層間摩擦滑移引起的能量耗散,滯后響應和疲勞損傷等等,需要更有效和更精確的方法。本文以平面應力狀態(tài)的應力應變關(guān)系為基礎(chǔ),建立了求解非粘結(jié)柔性立管剛度的剛度矩陣。其中抗磨層、覆蓋層等軟管層用各向同性的彈性體在平面應力狀態(tài)的應力應變關(guān)系；構(gòu)架層因其大角度螺旋結(jié)構(gòu)導致了力學性能變化,所以用正交異性的彈性體的平面應力狀態(tài)的應力應變關(guān)系模擬。建立各層的剛度矩陣然后進行疊加,就得到了非粘結(jié)柔性立管總的剛度矩陣。理論模型的弊端是難以估計層間摩擦對非粘結(jié)柔性立管靜態(tài)響應的影響,而層間摩擦正是導致靜態(tài)響應為非線性的主要原因。為了考慮層間摩擦的影響,本文使用ABAQUS軟件建立有限元模型進行計算。由于立管構(gòu)架層的徑向剛度很大,所以使用殼單元模擬,抗拉裝甲層使用梁單元,其它層使用實體單元模擬。立管各層之間是三維接觸,使用基于庫倫摩擦模型的罰函數(shù)接觸方法。本文比較了非粘結(jié)柔性立管理... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

油氣田分布

非粘結(jié)柔性管可作成幾百米甚至幾千米長的動態(tài)立管，從內(nèi)壁到外壁，柔性立管的主要結(jié)構(gòu)層依次為殼、內(nèi)套、抗壓裝甲、抗拉裝甲和外套。除了這五部分，還包括一些次級結(jié)構(gòu)層，如抗磨層、中介層等。這些結(jié)構(gòu)層共同組成了柔性立管的橫剖面，圖1.2

同時也就帶立管頂部產(chǎn)生運動。截取立管長度為ds的一段，其上可能受到的載荷有拉力、扭矩、彎矩和內(nèi)外壓力。相應地，立管在載荷的作用下產(chǎn)生各種“位移”，包括:軸向位移u:、軸向扭轉(zhuǎn)功、法向扭轉(zhuǎn)筍二·切向扭轉(zhuǎn)叭.和徑向位移從.(圖2.1)o因為允許各層產(chǎn)生不同的徑向位移，所以有可能會出現(xiàn)層分離和鳥籠現(xiàn)象。因此采用小位移和小應變假設(shè)。u，~扮亡二扮、、共書’賞不__一斗一，〔耘二__圖2.1立管變形圖因為非粘結(jié)柔性立管結(jié)構(gòu)復雜，為了便于理論推導，故將所使用的假設(shè)列舉如下l)各層均采用線彈性、各向同性的勻質(zhì)材料;2)軸對稱載荷作用時，各層在管長方向上單位長度的伸長量和轉(zhuǎn)角相同;3)不考慮各層間的摩擦作用;4)各部分產(chǎn)生的位移和應變均為小量;5)忽略各層分離和“鳥籠”現(xiàn)象;6)認為裝甲層鍵的橫截面的主撓曲軸始終與相鄰層的表面垂直:7)同層各部分的半徑、厚度變化相同【7]，[91、〔’“]。非結(jié)性柔性立管不同層的力學性能不同，下面分別推導各層的剛度矩陣。(l)各向同性層抗磨層和覆蓋層可用平面應力應變狀態(tài)下的各向同性層來模擬。對稱載荷作用時

【參考文獻】：
期刊論文
[1]彈性鋼絲繩理論研究進展[J]. 王世文,馮繼玲,楊兆建,陣風林.  力學進展. 1999(04)
[2]柔性立管的非線性動力分析[J]. 王安姣,陳加菁.  海洋工程. 1991(03)

碩士論文
[1]海洋復合材料柔性管的力學性能和優(yōu)化設(shè)計[D]. 曾季芳.大連理工大學 2009
[2]高溫高壓條件下海洋立管的動態(tài)極值響應研究[D]. 趙麗剛.哈爾濱工程大學 2006



本文編號：3548430