深海巨大的靜水壓力容易引起管道的局部屈曲失穩(wěn)。針對外壓作用下的深水夾層管復(fù)合結(jié)構(gòu)屈曲傳播問題,采用ABAQUS非線性有限元軟件建立了含初始缺陷下夾層管三維非線性準(zhǔn)靜態(tài)屈曲傳播數(shù)值模型,得到屈曲傳播過程中夾層管的屈曲變形形態(tài),并在此模型基礎(chǔ)上針對夾層管屈曲傳播性能進(jìn)行了廣泛的參數(shù)敏感性分析。計算結(jié)果表明:初始缺陷大小主要影響夾層管屈曲失穩(wěn)壓力,而對屈曲傳播壓力無明顯影響;增強(qiáng)夾層管層間粘接特性能夠顯著提高管道抗變形能力,增大屈曲傳播壓力;夾層管幾何尺寸參數(shù)及材料力學(xué)特性對夾層管屈曲傳播性能有顯著影響。研究結(jié)果對于石油夾層管道的優(yōu)化設(shè)計具有一定的參考意義。 

【文章來源】：石油機(jī)械. 2020,48(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

單層管屈曲失穩(wěn)前后形態(tài)圖

式中:，pps為雙層管道屈曲傳播壓力，φ角如圖2所示。雙層管和單層管類似，如圖3所示，在公式推導(dǎo)過程中內(nèi)力做功需加入內(nèi)管塑性鉸所需要的能量。雙層管屈曲傳播壓力表達(dá)式為[9]:

雙層管和單層管類似，如圖3所示，在公式推導(dǎo)過程中內(nèi)力做功需加入內(nèi)管塑性鉸所需要的能量。雙層管屈曲傳播壓力表達(dá)式為[9]:式(4)中σ0i為內(nèi)管的屈服強(qiáng)度，ti為內(nèi)管壁厚。式(3)和式(4)方括號外的項是單層管屈曲傳播壓力的表達(dá)式，括號內(nèi)的項表示插入的固體棒或是內(nèi)管對屈曲傳播壓力的影響。與單層管相比，插入棒模型的屈曲傳播壓力主要與固體棒和管道直徑比相關(guān);雙層管屈曲傳播壓力主要與內(nèi)外管的壁厚比和屈服強(qiáng)度比相關(guān)。為了簡化過程，假設(shè)管道均為薄壁管，因此雙層管屈曲傳播理論計算公式中沒有內(nèi)外管直接比。此外，剛體-塑性鉸理論模型忽視了內(nèi)外管的膜應(yīng)力、環(huán)向拉伸、沿屈曲傳播方向的拉伸和彎曲，且假設(shè)內(nèi)力做功只集中于塑性鉸。因此，理論推導(dǎo)的屈曲傳播壓力結(jié)果低于試驗結(jié)果，但對于研究夾層管內(nèi)外管直徑、壁厚和材料力學(xué)特性對屈曲傳播壓力的影響有重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深水三明治管研究進(jìn)展[J]. 管鋒,萬鋒.  石油機(jī)械. 2017(08)
[2]外壓作用深海夾層管復(fù)合結(jié)構(gòu)屈曲失穩(wěn)分析[J]. 龔順風(fēng),胡勍.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2014(09)



本文編號：3215972