【摘要】：伴隨陸地能源的逐漸枯竭與能源需求的快速增長(zhǎng),海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)已逐漸成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。非粘結(jié)柔性管道是海洋油氣資源開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵輸運(yùn)設(shè)備,掌握其核心技術(shù)具有戰(zhàn)略性的意義。非粘結(jié)柔性管道采用金屬層和非金屬層交錯(cuò)復(fù)合而成,層間可以互相滑動(dòng),其在儲(chǔ)運(yùn)、安裝和在位等過(guò)程中會(huì)發(fā)生由于徑向荷載造成的壓潰、爆破等多種失效形式,隨之帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,需要對(duì)非粘結(jié)柔性管道的徑向承壓能力進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。本文首先對(duì)非粘結(jié)柔性管道的結(jié)構(gòu)形式、失效模式及國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)管道徑向承壓能力的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和總結(jié),將管道所受的徑向荷載分為外壓和內(nèi)壓兩種形式。在外壓方面,本文基于彎曲剛度截面等效與薄壁圓筒對(duì)壓的理論方法給出了骨架層臨界對(duì)壓荷載的理論預(yù)測(cè)方法,并建立了三維精細(xì)有限元模型對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明理論預(yù)測(cè)方法由于未考慮對(duì)壓過(guò)程中截面慣性矩變化等因素所得結(jié)果偏于危險(xiǎn),并發(fā)現(xiàn)骨架層在對(duì)壓下逐漸演變?yōu)閹в兴膫�(gè)塑性鉸機(jī)構(gòu)的變形機(jī)理。隨后,本文進(jìn)一步建立了完整管道截面的精細(xì)有限元模型,討論了管道各結(jié)構(gòu)層對(duì)整體管道在對(duì)壓荷載下承壓能力的貢獻(xiàn)情況。結(jié)果表明骨架層的承壓貢獻(xiàn)占比僅為40%,抗壓鎧裝層和抗拉鎧裝層對(duì)管道抗徑向擠壓能力具有重要的作用。非粘結(jié)柔性管道安裝過(guò)程中的抗擠壓能力設(shè)計(jì)僅考慮骨架層過(guò)于保守。在內(nèi)壓方面,本文總結(jié)了目前常用的非粘結(jié)柔性管道內(nèi)壓失效的理論預(yù)測(cè)方法,建立三維精細(xì)有限元模型對(duì)各理論方法的適用性進(jìn)行討論,發(fā)現(xiàn)所有理論方法所得結(jié)果均偏危險(xiǎn),其中“填充因子”截面等效與彈性力學(xué)相結(jié)合的理論方法給出的結(jié)果最為保守。隨后,本文進(jìn)一步討論了加工間隙對(duì)結(jié)構(gòu)抗壓能力的影響,推導(dǎo)了帶有間隙的抗壓鎧裝層臨界抗壓能力的理論方法,并通過(guò)建立帶有不同間隙的有限元模型對(duì)理論方法進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果吻合良好。結(jié)果表明層間的加工間隙會(huì)顯著降低結(jié)構(gòu)的抗壓能力,這對(duì)非粘結(jié)柔性管道抗壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了有益的參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TE973.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 ;海洋油氣開(kāi)發(fā)的前世今生[J];能源;2014年10期

2 湯明剛;王野;閻軍;岳前進(jìn);;海洋柔性管道骨架層壓潰的有限元分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2013年09期

3 吳家鳴;;世界及我國(guó)海洋油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀[J];廣東造船;2013年01期

4 余建星;卞雪航;余楊;楊源;王永更;;深水海底管道全尺寸壓潰試驗(yàn)及數(shù)值模擬[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);2012年02期

5 王瑋;陳耕;;Analytical and Numerical Modeling for Flexible Pipes[J];China Ocean Engineering;2011年04期

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1 湯明剛;深水柔性立管及附件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題研究[D];大連理工大學(xué);2015年

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1 王彩山;非粘結(jié)型柔性管道抗壓潰分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D];大連理工大學(xué);2015年

2 王野;海洋非粘結(jié)柔性管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析研究[D];大連理工大學(xué);2013年

3 趙冠男;海洋非粘結(jié)柔性管抗壓潰設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究[D];大連理工大學(xué);2013年

4 趙津;我國(guó)海洋油氣開(kāi)發(fā)及國(guó)際合作研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

5 鄭杰馨;海洋非粘結(jié)性柔性管設(shè)計(jì)和分析的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：2702403