基于应变理论的滑坡对海底管道的影响分析

发布时间：2023-09-17 18:28

　　随着海洋油气的需求不断增长,海底管道的建设长度将越来越长,也将不可避免地穿越易滑坡区域。如果按照传统的应力设计理论,就会使该区域的管道设计过于保守,建设成本将大大增加。最新的研究与实践显示,即使海底管道在滑坡作用下应力超过屈服应力,管道只要还未达到极限应变就不至于发生管道破坏。但是,基于应变理论的海底管道设计目前刚刚起步,还有很多问题学术界和工程界没有搞清楚,特别是滑坡作用下海底管道的应变特性急需被工程界准确掌握。本文首先研究了滑坡作用下海底管道的弹性分析,理论推导弹性解析解,并分析了轴力与最大位移的关系。接着再研究滑坡作用下的海底管道的弹塑性分析,得到弹塑性的数值解方程,然后研究滑坡作用下的不同参数变化对海底管道应变的影响。在海底管道弹性研究中,理论推导验证了管道滑坡段轴力近似不变。在弹塑性研究中,理论推导了塑性阶段的弯矩与曲率之间的关系。由于弹塑性方程含有隐函数,难以直接得到解析解,本文采用二阶中心差分数值方法进行数值计算。由于管道轴力不平衡问题,本文提出了管道轴力修正模型,并应用于管道弹塑性的轴向应变推导中。然后本文根据不同参数变化对管道应变影响进行数值计算分析,发现管道应变随着...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
    1.3 本文主要工作
        1.3.1 论文难点
        1.3.2 论文主要内容
第2章 滑坡对海底管道影响的理论推导
    2.1 理论模型
    2.2 受力分析
        2.2.1 滑坡作用段
        2.2.2 土体约束段
        2.2.3 管道嵌固段
    2.3 控制方程
        2.3.1 滑坡作用段
        2.3.2 土体约束段
        2.3.3 管道嵌固段
    2.4 理论推导中的假设
        2.4.1 塑性阶段的弯矩与曲率关系的推导
        2.4.2 管道轴力的近似处理
        2.4.3 管道材料的本构模型
    2.5 应变分析
        2.5.1 弯曲应变公式
        2.5.2 轴向应变公式
        2.5.3 总应变公式
    2.6 本章小结
第3章 滑坡对海底管道的弹性影响研究
    3.1 弹性分析的假设
    3.2 弹性阶段方程的求解
        3.2.1 弹性阶段解析解
        3.2.2 边界条件
        3.2.3 几何条件
    3.3 弹性阶段的求解方法
    3.4 弹性阶段的轴力和最大位移之间的关系
    3.5 弹性阶段的不同参数变化对轴力和最大位移影响研究
        3.5.1 滑坡力参数变化
        3.5.2 滑坡宽度参数变化
        3.5.3 横向阻力参数变化
        3.5.4 轴向阻力参数变化
    3.6 管道最大弯矩达到屈服弯矩时的滑坡力和滑坡宽度的关系
    3.7 本章小结
第4章 滑坡对海底管道的弹塑性影响研究
    4.1 弹塑性研究的假设
        4.1.1 轴力修正
        4.1.2 管道弹塑性阶段的可能情况
        4.1.3 管道达到极限弯矩时屈服点位置的判断条件
    4.2 弹塑性阶段的求解
        4.2.1 弹塑性阶段的二阶中心差分方程
        4.2.2 边界条件
        4.2.3 弹塑性阶段的求解方法
    4.3 轴力分析
    4.4 本章小结
第5章 滑坡对海底管道应变影响研究
    5.1 本文解的验证
    5.2 不同参数变化时的应变研究
        5.2.1 滑坡力参数变化
        5.2.2 滑坡宽度参数变化
        5.2.3 横向阻力参数变化
        5.2.4 轴向阻力参数变化
    5.3 轴力很小时的不同参数变化时的应变研究
        5.3.1 滑坡力参数变化
        5.3.2 滑坡宽度参数变化
        5.3.3 横向阻力参数变化
    5.4 本章小结
第6章 结论和展望
    6.1 本文结论
    6.2 研究展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3847920