張力系索是海洋石油張力腿平臺(TLP)的重要結(jié)構(gòu)組成部分,系索一般是由多段長度相同的等壁厚管道通過焊接或是機械連接而成。與機械連接技術(shù)相比,管道的焊接技術(shù)受水深的影響較大,容易產(chǎn)生應(yīng)力集中且焊接接頭質(zhì)量差;對于尺寸較大的管道,焊接方式具有對中困難、操作不便,效率低且能耗高,同時伴隨著環(huán)境污染等缺點。而管道機械連接技術(shù)具有安裝方便、易于更換且受水深影響較小等多重優(yōu)點,近年來在國內(nèi)外受到高度重視。本文研究的應(yīng)用于TLP張力系索的液力套裝式機械連接器是一種新型管道連接器,適用于深度1500米的深水區(qū),且具有比現(xiàn)場焊接更高耐疲勞強度、無需旋轉(zhuǎn)、比螺紋連接安裝快速等優(yōu)點。由于深水海洋平臺管型結(jié)構(gòu)安裝使用工況復(fù)雜、尺寸系列范圍覆蓋廣;對于液力套裝式機械連接器,缺少可快速設(shè)計和優(yōu)化的解析模型,本文從以下幾個方面對其作出了研究。首先,基于連接需求分析的基礎(chǔ)上,闡述了機械連接器的結(jié)構(gòu)方案及安裝過程,對機械連接器結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了規(guī)劃�？紤]實際作業(yè)承載需求以及連接器的安裝過程,闡述了連接器整體及主要承載部分齒形的力學(xué)模型,提出了連接器正確安裝所需滿足的安裝要求以及安裝內(nèi)壓應(yīng)滿足的條件。其次,根據(jù)連接器的力學(xué)模...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 張力腿平臺及管道機械連接器相關(guān)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 張力腿平臺及張力系索的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 厚壁圓筒理論及液力脹接技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 管道機械連接器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.4 TLP系索機械連接器面臨的技術(shù)問題
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 TLP張力系索機械連接器結(jié)構(gòu)方案及力學(xué)模型
    2.1 TLP張力系索機械連接器方案
        2.1.1 機械連接器總體結(jié)構(gòu)
        2.1.2 機械連接器詳細結(jié)構(gòu)及尺寸規(guī)劃
    2.2 TLP張力系索機械連接器連接原理
    2.3 TLP張力系索機械連接器力學(xué)模型
        2.3.1 機械連接器整體力學(xué)模型
        2.3.2 機械連接器齒形力學(xué)模型
        2.3.3 機械連接器安裝/拆卸所需內(nèi)壓計算模型
    2.4 本章總結(jié)
第三章 TLP張力系索機械連接器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
    3.1 機械連接器關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
        3.1.1 優(yōu)化問題描述
        3.1.2 優(yōu)化設(shè)計變量與目標函數(shù)
        3.1.3 優(yōu)化約束函數(shù)
    3.2 機械連接器數(shù)學(xué)模型求解方法
        3.2.1 基于Fmincon的優(yōu)化模型求解
        3.2.2 基于遺傳算法的優(yōu)化模型求解
        3.2.3 基于非線性規(guī)劃遺傳算法的求解方法
    3.3 機械連接器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化結(jié)果
        3.3.1 Fmincon優(yōu)化結(jié)果
        3.3.2 遺傳算法優(yōu)化結(jié)果
        3.3.3 非線性規(guī)劃遺傳算法優(yōu)化結(jié)果
    3.4 本章總結(jié)
第四章 TLP張力系索機械連接器靜力學(xué)仿真研究
    4.1 基于Creo的機械連接器參數(shù)化建模
        4.1.1 機械連接器其他結(jié)構(gòu)參數(shù)確定
        4.1.2 機械連接器的參數(shù)化建模
    4.2 連接器安裝及使用要求評估條件
    4.3 機械連接器有限元分析仿真
        4.3.1 安裝要求下的有限元仿真
        4.3.2 使用要求下的有限元仿真
    4.4 不同模型方案、參數(shù)下的機械連接器分析對比
        4.4.1 考慮不同結(jié)構(gòu)形式下的安裝要求分析
        4.4.2 考慮不同結(jié)構(gòu)形式下的使用要求分析
        4.4.3 Ⅲ模型過渡圓弧不同厚度下的安裝要求分析對比
    4.5 本章總結(jié)
第五章 TLP張力系索機械連接器疲勞強度分析
    5.1 TLP張力系索機械連接器疲勞分析流程
        5.1.1 機械連接器疲勞分析流程
        5.1.2 機械連接器疲勞分析方法
    5.2 基于AQWA的TLP水動力分析
        5.2.1 TLP水動力分析前處理
        5.2.2 HD衍射/輻射分析結(jié)果
        5.2.3 時域分析結(jié)果
    5.3 TLP張力系索機械連接器疲勞分析
        5.3.1 Abaqus系索靜力學(xué)分析前處理
        5.3.2 張力系索機械連接器靜力學(xué)分析結(jié)果
        5.3.3 機械連接器疲勞壽命計算
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3806783