海底管道在服役和安裝的過程中,容易產(chǎn)生一定的凹陷。在外部載荷的作用下,極易發(fā)生屈曲現(xiàn)象。因此對(duì)于含凹陷海底管道屈曲機(jī)理的研究具有重要意義。本文選取含球形凹陷和橢球性凹陷的圓管作為研究對(duì)象,外壓和彎矩作為研究的外部載荷,彎矩方向選擇使凹陷位于受壓面時(shí)的方向。通過ABAQUS軟件進(jìn)行屈曲機(jī)理的非線性數(shù)值模擬研究和分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：（1）建立了含凹陷海底管道的有限元模型,通過尺寸相關(guān)性的分析,簡(jiǎn)化了球形和橢球形壓頭的尺寸,并通過與現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該模型的有效性。（2）通過純外壓、純彎矩作用下含球形和橢球形凹陷海底管道屈曲過程的模擬研究,得到了管道屈曲過程與凹陷深度、凹陷長(zhǎng)寬比和管道徑厚比的規(guī)律。建立了純載荷作用下載荷臨界值的擬合公式。（3）通過不同的加載路徑分別進(jìn)行含球形凹陷和橢球形凹陷海底管道屈曲機(jī)理的數(shù)值模擬,得到了外壓和彎矩同時(shí)作用下,無量綱屈曲載荷值隨主要影響因素的變化規(guī)律,分析了組合載荷作用下屈曲載荷臨界值相對(duì)于純載荷作用下的偏離程度。 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 外壓作用下含凹陷海底管道的屈曲研究
        1.2.2 彎矩作用下含凹陷海底管道的屈曲研究
        1.2.3 內(nèi)壓和彎矩作用下含凹陷海底管道的屈曲研究
        1.2.4 海底管道屈曲的評(píng)估
        1.2.5 凹陷的評(píng)估
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 環(huán)境因素的簡(jiǎn)化
        1.3.2 本文研究?jī)?nèi)容
2 有限元模型的建立
    2.1 有限元理論和軟件的選擇
        2.1.1 有限元法
        2.1.2 有限元軟件的選擇
    2.2 幾何模型的建立
        2.2.1 管道的簡(jiǎn)化
        2.2.2 凹陷形狀的簡(jiǎn)化
        2.2.3 整體幾何模型
    2.3 材料性能
    2.4 載荷和約束條件
    2.5 單元選擇和網(wǎng)格劃分
        2.5.1 單元的選擇
        2.5.2 網(wǎng)格的劃分
    2.6 弧長(zhǎng)法
    2.7 模型的有效性驗(yàn)證
        2.7.1 幾何和材料參數(shù)
        2.7.2 模擬過程
        2.7.3 結(jié)果對(duì)比
    2.8 本章小結(jié)
3 純外壓作用下含凹陷海底管道的屈曲模擬
    3.1 球形和橢球形壓頭尺寸的簡(jiǎn)化
        3.1.1 球形壓頭尺寸的簡(jiǎn)化
        3.1.2 橢球形壓頭尺寸的簡(jiǎn)化
    3.2 含球形凹陷海底管道在純外壓作用下的屈曲模擬
        3.2.1 屈曲過程分析
        3.2.2 屈曲臨界值的變化規(guī)律分析
    3.3 含橢球形凹陷海底管道在純外壓作用下的屈曲模擬
        3.3.1 屈曲過程分析
        3.3.2 屈曲臨界值的變化規(guī)律分析
    3.4 含球形和橢球形凹陷在純外壓作用下的屈曲過程比較
    3.5 屈曲外壓的工程擬合
        3.5.1 擬合公式的確定
        3.5.2 擬合公式的驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
4 純彎矩作用下含凹陷海底管道的屈曲模擬
    4.1 彎矩載荷的簡(jiǎn)化
    4.2 球形和橢球形壓頭尺寸的簡(jiǎn)化
    4.3 含球形凹陷海底管道在純彎矩作用下的屈曲模擬
        4.3.1 屈曲過程分析
        4.3.2 屈曲臨界值的變化規(guī)律分析
    4.4 含橢球形凹陷海底管道在純彎矩作用下的屈曲模擬
        4.4.1 屈曲過程分析
        4.4.2 屈曲臨界值的變化規(guī)律分析
    4.5 含球形和橢球形凹陷在純彎矩作用下的屈曲過程比較
    4.6 屈曲彎矩的工程擬合
    4.7 本章小結(jié)
5 外壓和彎矩共同作用下含凹陷海底管道的屈曲模擬
    5.1 計(jì)算方案
    5.2 含凹陷海底管道在外壓和彎矩共同作用下的屈曲過程分析
    5.3 含球形凹陷海底管道在外壓和彎矩共同作用下的屈曲模擬分析
        5.3.1 先加載彎矩再加載外壓的方式
        5.3.2 先加載外壓再加載彎矩的方式
        5.3.3 外壓和彎矩按比例同時(shí)加載的方式
    5.4 含橢球形凹陷海底管道在外壓彎矩共同作用下的屈曲模擬分析
        5.4.1 先加載彎矩再加載外壓的方式
        5.4.2 先加載外壓再加載彎矩的方式
        5.4.3 外壓和彎矩按比例同時(shí)加載的方式
    5.5 含球形和橢球形凹陷海底管道在外壓和彎矩共同作用下屈曲模擬結(jié)果的比較
    5.6 對(duì)工程實(shí)際的指導(dǎo)
    5.7 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]凹陷管道的工程評(píng)定方法[J]. 楊瓊,帥健.  石油學(xué)報(bào). 2010(04)
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博士論文
[1]斜拉橋非線性理論及極限承載力研究[D]. 周凌遠(yuǎn).西南交通大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3155727