由于復合材料幾何復雜性與層間接觸的影響,海洋軟管軸向壓縮破壞的數值計算極為復雜、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。該簡化模型改善了非線性分析的收斂性,提高了計算效率。結果表明:當抗磨層和外保護層達到材料屈服強度時,內外抗拉鎧裝層迅速徑向膨脹出現分離間隙;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,內外抗拉鎧裝層出現最大分離間隙,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,可為海洋軟管的設計與安裝提供技術支撐。(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】：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層的數值模型（圖2）。對兩種數值模型在軸向壓縮、扭轉、彎曲及內壓作用下的剛度響應進行對比分析。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層模型的剛度結果吻合很好，表明Matlab計算的等效層材料參數是可靠的。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（表3）。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2915254