海底管道在海洋油氣生產(chǎn)活動中扮演著重要角色,由于其運行環(huán)境的特殊性,一旦發(fā)生泄露事故,不但會對生產(chǎn)活動與生活造成影響,還會造成海洋環(huán)境的污染,因此其安全性廣受關(guān)注。 造成海洋油氣管道失效的因素主要分為三類：機械損傷、腐蝕破壞、疲勞破壞。本文將對海洋油氣管道在運行期間可能遭受的墜落物碰撞造成的機械損傷進行研究。在海洋油氣生產(chǎn)活動中,存在著大量的第三方活動對海底管道的碰撞損傷破壞行為,這會對海底管道的安全運行產(chǎn)生嚴重影響。由于海底管道的碰撞損傷與材料非線性、幾何非線性及非線性接觸等力學(xué)行為密切相關(guān),為進一步揭示管道在墜物沖擊載荷作用下的機械損傷規(guī)律,解決實際工程中受損管道安全性評估等問題,需要對海底管道在墜物沖擊載荷作用下碰撞接觸模型、接觸特性、覆層影響以及管道完整性的評估方法進行深入研究。 為此,本文擬從兩個方面著手進行海底管道碰撞數(shù)值模擬分析研究。其中包括：墜物沖擊載荷作用下海底管道的機械損傷影響因素研究；海底管道機械損傷各影響因素敏感性分析。本文在數(shù)值模擬過程中將充分考慮材料非線性、幾何非線性及非線性接觸等非線性因素,分析在墜落物沖擊載荷作用下的海底管道的碰撞特性,進一步... 

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容
2 海底管道碰撞損傷分析方法
    2.1 引言
    2.2 能量法
        2.2.1 墜落物撞擊能量
        2.2.2 混凝土配重層抵抗能量的計算
        2.2.3 鋼管抵抗撞擊能量的計算
    2.3 經(jīng)驗公式法
        2.3.1 Bai Yong公式
        2.3.2 Ellinas-Wallker公式
        2.3.3 Furnes-Amdahl公式
    2.4 數(shù)值計算法
        2.4.1 有限元法的簡介
        2.4.2 顯示動力有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA簡介
        2.4.3 顯示積分理論基礎(chǔ)
        2.4.4 接觸、碰撞問題的數(shù)值計算方法
3 海底管道墜落物碰撞數(shù)值仿真
    3.1 模型的幾何參數(shù)
    3.2 結(jié)構(gòu)的材料特性
        3.2.1 海底管道的本構(gòu)關(guān)系
        3.2.2 海床的本構(gòu)關(guān)系
        3.2.3 墜落物的材料模型
    3.3 有限元模型建立
    3.4 計算結(jié)果準確性驗證
        3.4.1 能量平衡
        3.4.2 沙漏問題
    3.5 計算結(jié)果的處理與分析
        3.5.1 管道的變形時程分析
        3.5.2 管道的能量時程分析
        3.5.3 管道的沖擊力時程曲線
        3.5.4 管道的應(yīng)力與應(yīng)變時程分析
    3.6 小結(jié)
4 海底管道墜物損傷的影響因素分析
    4.1 引言
    4.2 撞擊能量對碰撞的影響
        4.2.1 相同撞擊質(zhì)量、不同撞擊速度對管道凹痕的影響
        4.2.2 相同撞擊速度、不同撞擊質(zhì)量對管道凹痕的影響
        4.2.3 不同撞擊質(zhì)量在最大沉速下對管道凹痕的影響
        4.2.4 管道能量吸收情況
    4.3 海底管道徑厚比對碰撞的影響
    4.4 墜落物形狀對碰撞的影響
    4.5 管道混凝土配重層對碰撞的影響
        4.5.1 海底管道混凝土層的結(jié)構(gòu)形式
        4.5.2 混凝土層的本構(gòu)關(guān)系
        4.5.3 混凝土層厚度對碰撞的影響
    4.6 管道埋深對碰撞的影響
    4.7 海底管道墜物沖擊損傷影響參數(shù)的敏感性分析
        4.7.1 正交試驗簡介
        4.7.2 敏感性試驗設(shè)計
        4.7.3 參數(shù)敏感性正交試驗結(jié)果分析
    4.8 小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻
基金項目信息
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]敏感環(huán)境下基坑數(shù)值分析中土體本構(gòu)模型的選擇[J]. 徐中華,王衛(wèi)東.  巖土力學(xué). 2010(01)
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博士論文
[1]機械沖擊荷載對鄰近埋地管道的影響及控制研究[D]. 佘艷華.中國工程物理研究院 2012
[2]海洋平臺基于結(jié)構(gòu)碰撞損傷的風險評估[D]. 樂叢歡.天津大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于ANSYS/LS-DYNA的彈頭侵徹問題分析與研究[D]. 張建斌.西安電子科技大學(xué) 2009
[2]基于ANSYS/LS-DYNA的混凝土靶板侵徹問題的數(shù)值模擬與分析[D]. 馮國忠.中國地震局工程力學(xué)研究所 2006
[3]橋梁設(shè)計船撞力及損傷狀態(tài)仿真研究[D]. 陳誠.同濟大學(xué) 2006
[4]基于ANSYS的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)試驗有限元分析[D]. 陳磊.西安理工大學(xué) 2004



本文編號：3713559