由于復(fù)合材料幾何復(fù)雜性與層間接觸的影響,海洋軟管軸向壓縮破壞的數(shù)值計算極為復(fù)雜、耗時。在此提出了海洋軟管軸向壓縮破壞簡化模型,在等效剛度的前提下,將8層的管截面簡化為5層。通過剛度校核和實驗對比驗證了簡化方法的合理性與實用性,且基于簡化模型研究了軟管軸向壓縮破壞響應(yīng)。該簡化模型改善了非線性分析的收斂性,提高了計算效率。結(jié)果表明:當抗磨層和外保護層達到材料屈服強度時,內(nèi)外抗拉鎧裝層迅速徑向膨脹出現(xiàn)分離間隙;當抗磨層和外保護層達到材料極限強度時,抗磨層和外保護層發(fā)生破壞,內(nèi)外抗拉鎧裝層出現(xiàn)最大分離間隙,軟管失去軸向抗壓縮能力。該簡化模型可模擬海洋軟管軸向壓縮破壞,可為海洋軟管的設(shè)計與安裝提供技術(shù)支撐。(圖12,表3,參20) 

【文章來源】：油氣儲運. 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

海洋軟管層的簡化分類示意圖

為了保證等效層簡化前后剛度的正確性，采用數(shù)值模擬方法進行驗證。采用殼單元（S4R）分別建立等效前4層與等效后1層的數(shù)值模型（圖2）。對兩種數(shù)值模型在軸向壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲及內(nèi)壓作用下的剛度響應(yīng)進行對比分析。等效層對軸向壓縮載荷的影響可以忽略，該模擬驗證認為是線彈性的。經(jīng)軟件模擬可得到1層模型與4層模型的各項剛度曲線（圖3）�？梢姡�1層模型與4層模型的剛度基本相同，其軸壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度、徑向剛度的誤差分別為5.1%、1.3%、1.6%、2.6%。4層模型計算需742.3 s，而1層模型計算僅需9.1 s，等效后的1層模型大大節(jié)省了計算時間。這是由于1層模型的單元數(shù)量較少且無層間接觸，求解穩(wěn)定性好，計算效率較高。因此，等效簡化方法是合理的。

等效層對軸向壓縮載荷的影響可以忽略，該模擬驗證認為是線彈性的。經(jīng)軟件模擬可得到1層模型與4層模型的各項剛度曲線（圖3）�？梢�，1層模型與4層模型的剛度基本相同，其軸壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度、徑向剛度的誤差分別為5.1%、1.3%、1.6%、2.6%。4層模型計算需742.3 s，而1層模型計算僅需9.1 s，等效后的1層模型大大節(jié)省了計算時間。這是由于1層模型的單元數(shù)量較少且無層間接觸，求解穩(wěn)定性好，計算效率較高。因此，等效簡化方法是合理的。1層模型與4層模型的剛度結(jié)果吻合很好，表明Matlab計算的等效層材料參數(shù)是可靠的。將Witz[16]實驗研究的8層管截面等效簡化為5層，得到簡化模型的基本參數(shù)（表3）。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]非粘結(jié)柔性管不同建模方式的適用性研究[D]. 龐國良.華南理工大學 2017



本文編號：2915254