海洋柔性管作為一種復(fù)合材料的管道,它具有彎曲剛度小、質(zhì)量輕、抗腐蝕以及抗疲勞能力強等特點,在海洋石油工程中已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。但是由于海洋柔性管設(shè)計和制造技術(shù)的復(fù)雜性,目前世界上僅有幾家大型石油公司掌握了其關(guān)鍵技術(shù)。在我國,由于海洋工程起步晚,對于柔性管的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)工作還很少涉足。 柔性管的主要分為非粘結(jié)柔性管與粘結(jié)柔性管,而前者是目前應(yīng)用的主要結(jié)構(gòu)形式。局部分析作為非粘結(jié)柔性管設(shè)計中的一個重要內(nèi)容,其目的是通過建立局部力學(xué)模型,來預(yù)測研究橫截面力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)中的載荷分布、失效模式等力學(xué)特性。然而由于非粘結(jié)柔性管中層與層之間的摩擦、接觸等現(xiàn)象,使得非粘結(jié)柔性管具有嚴(yán)重的非線性特性,加大了研究的難度。近二十年來,大量學(xué)者在線性化假設(shè)、忽略摩擦效應(yīng)的基礎(chǔ)上,進行了很多簡化條件下的解析求解。但這些結(jié)果在實際應(yīng)用時,往往具有較大的局限性,因此開展非粘結(jié)柔性管的局部非線性力學(xué)特性研究顯得十分重要與迫切。 本文將嘗試使用有限元方法來進行非粘結(jié)柔性管橫截面力學(xué)性能的預(yù)測。在分析中,我們考慮了這個層合結(jié)構(gòu)的層間摩擦、接觸作用。為了避免采用隱式算法時大量接觸造成的收斂問題,我們選用了動態(tài)...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 柔性管的概述
        1.2.1 柔性管的分類
        1.2.2 非粘結(jié)柔性管的結(jié)構(gòu)
        1.2.3 非粘結(jié)柔性管的優(yōu)缺點及主要的設(shè)計規(guī)范
        1.2.4 柔性管的設(shè)計制造
    1.3 柔性管的研究進展
        1.3.1 數(shù)值解析法
        1.3.2 有限元方法
    1.4 本論文的研究目的及工作
第2章 柔性管數(shù)值解析方法的研究
    2.1 概述
    2.2 分析中所用到的基本公式
    2.3 各層結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析方法
        2.3.1 各項同性層的數(shù)值分析
        2.3.2 正交異性層的數(shù)值分析
        2.3.3 拉伸鎧裝層的數(shù)值分析
        2.3.4 拉伸鎧裝層在彎曲工況下滑移的考慮
    2.4 柔性管的整體剛度數(shù)值分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 柔性管有限元分析方法的研究
    3.1 柔性管有限元模擬方法的概述
    3.2 顯式算法
        3.2.1 載荷作用時間對慣性效應(yīng)的影響
        3.2.2 加載歷程函數(shù)對慣性效應(yīng)的影響
    3.3 準(zhǔn)靜態(tài)模擬靜態(tài)問題的驗證與研究
        3.3.1 驗證模型的隱式解與理論解
        3.3.2 驗證模型的顯式解
    3.4 本章小結(jié)
第4章 非粘結(jié)柔性管的有限元模型
    4.1 概述
    4.2 柔性管的幾何、材料參數(shù)
    4.3 有限元模型的建立
        4.3.1 Carcass層的模擬
        4.3.2 自鎖壓力鎧裝層的模擬
        4.3.3 拉伸鎧裝層的模擬
        4.3.4 內(nèi)壓護套、外部護套以及防摩擦層的模擬
    4.4 本章小結(jié)
第5章 非粘結(jié)柔性管力學(xué)特性的有限元計算與討論
    5.1 概述
    5.2 有限元分析的設(shè)置以及計算工況
        5.2.1 有限元分析的設(shè)置
        5.2.2 計算工況
    5.3 有限元分析的結(jié)果與討論
        5.3.1 軸向拉伸
        5.3.2 軸向扭轉(zhuǎn)
        5.3.3 純彎曲
        5.3.4 計算總結(jié)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3762677