钢悬链线立管焊接头断裂性能及安全性评定方法研究
发布时间：2021-02-28 23:47
钢悬链线海洋立管（SCR）是一种新型海洋立管,已成为开发深海油气资源的首选立管类型,在深水海域要比顶张力立管和柔性立管优势大。立管之间通过焊接连接起来,在焊接过程中会不可避免的产生缺陷。立管裂纹如果从焊接接头处起裂,在大弯矩载荷的作用下,裂纹扩展需要的能量很小,加上焊接接头力学不均匀性,很容易发生断裂。由于钢悬链线立管在波浪的作用下,立管悬垂段会受到大弯矩载荷的作用。相比其他载荷,大弯矩载荷对含环向裂纹的立管焊接接头的影响最大,破坏性远大于其他载荷。因此,对大弯矩钢悬链线立管焊接接头进行断裂分析及安全评定方法的研究,具有重要的意义和实用价值。本文针对大弯矩对深水海洋立管的影响,在断裂力学理论的基础上,基于商用软件ABAQUS展开,以立管焊缝中含裂纹的焊接接头为研究对象,计算裂纹尖端区域附近的应力场。研究钢悬链线立管焊接接头的应力分布规律,分析管道径厚比、裂纹尺寸和组配等因素对立管焊接接头裂尖区域塑性区的影响。结果表明,立管环向裂纹的应力强度因子K的值最大,裂纹最易扩展,其危害性最大。在达到尖端开裂扩展的极限时,环向裂纹尖端应力值达到最大。在裂纹尖端扩展以后,应力值随之减小并呈现平稳趋势...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 课题研究的目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 管道断裂参量研究现状
1.3.2 断裂完全评定方法的发展现状
1.4 本文的研究思路及主要研究内容
1.4.1 研究思路
1.4.2 主要研究内容
第二章 断裂力学基本理论
2.1 线弹性断裂力学
2.2 断裂参量J积分
2.3 塑性裂尖场
2.4 弹塑性估计方法
2.5 全塑性估算方法
2.6 有限元方法简介
2.6.1 有限单元法
2.6.2 有限分析在断裂力学领域的应用
2.6.3 有限元软件ABAQUS简介
2.7 小结
第三章 含裂纹立管的应力分布计算
3.1 断裂单元
3.2 有限元模型
3.2.1 计算模型
3.2.2 材料属性
3.2.3 有限元网格划分
3.3 管道长度的选取
3.4 裂纹尖端的应力场分析
3.4.1 裂纹角度对应力场的影响
3.4.2 裂纹深度对立管应力的影响
3.4.3 裂纹长度对裂纹尖端应力的影响
3.4.4 组配对裂纹尖端应力场的影响
3.5 小结
第四章 含裂纹立管的断裂参量J积分计算
4.1 数值模拟方法的验证
4.1.1 含裂纹二维平板断裂计算结果的验证
4.1.2 断裂参量计算结果的验证
4.2 含表面裂纹三维圆筒断裂分析验证
4.2.1 圆筒的断裂模型
4.2.2 验证含三维表面裂纹圆筒断裂计算结果
4.3 含裂纹海洋立管有限元模型的建立
4.4 断裂参量变化规律分析
4.4.1 裂纹深度对J积分的影响
4.4.2 裂纹长度对J积分的影响
4.4.3 强度组配对J积分的影响
4.5 有限元计算结果与估算结果的比较
4.6 小结
第五章 含裂纹立管全塑性解的计算
1的计算方法"> 5.1 全塑性解h1的计算方法
5.2 计算方法的验证
1的影响"> 5.3 裂纹深度对全塑性解系数h1的影响
1"> 5.4 含裂纹海洋立管全塑性解系数h1
5.5 全塑性解系数h1公式拟合
5.6 小结
第六章 基于SINTAP方法的立管安全评定
6.1 SINTAP评定方法
6.2 SINTAP的特点
6.3 强度不匹配的SINTAP法
6.3.1 等级0
6.3.2 等级1
6.3.3 等级2
6.3.4 等级3
6.3.5 等级4
6.3.6 等级5
6.3.7 等级6
6.4 基于SINTAP方法的立管安全评定
6.4.1 钢悬链线立管安全评定
6.4.2 组配对评定等级的影响
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附表
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国海洋石油装备现状及市场前景[J]. 苗玉坤,赵学峰. 石油矿场机械. 2011(09)
[2]浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景[J]. 王定亚,王进全. 石油机械. 2009(09)
[3]管线钢断裂过程中CTOA的三维有限元模拟[J]. 陈福来,帅健,许葵. 石油化工高等学校学报. 2009(02)
[4]我国海洋石油钻井平台现状与技术发展分析[J]. 黄悦华,任克忍. 石油机械. 2007(09)
[5]圆管内表面周向三维裂纹应力强度因子的新解法[J]. 易当祥,刘春和,张仕念,李新俊,吕国志. 飞机设计. 2007(01)
[6]含缺陷压力管道安全评定方法研究的现状与发展[J]. 王文和,於孝春,沈士明. 管道技术与设备. 2007(02)
[7]全球油气管道完整性技术与管理的最新进展——中国管道完整性管理的发展对策[J]. 董绍华,杨祖佩. 油气储运. 2007(02)
[8]表面裂纹的三维模拟及应力强度因子计算[J]. 王永伟,林哲. 中国海洋平台. 2006(03)
[9]国家标准《在用含缺陷压力容器安全评定》的特色和创新点综述[J]. 钟群鹏,李培宁,李学仁,陈钢. 管道技术与设备. 2006(01)
[10]中国海洋资源现状及海洋产业发展趋势分析[J]. 楼东,谷树忠,钟赛香. 资源科学. 2005(05)
硕士论文
[1]焊接压力管道LBB的研究及应用[D]. 王金生.天津大学 2007
本文编号：3056631
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 课题研究的目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 管道断裂参量研究现状
1.3.2 断裂完全评定方法的发展现状
1.4 本文的研究思路及主要研究内容
1.4.1 研究思路
1.4.2 主要研究内容
第二章 断裂力学基本理论
2.1 线弹性断裂力学
2.2 断裂参量J积分
2.3 塑性裂尖场
2.4 弹塑性估计方法
2.5 全塑性估算方法
2.6 有限元方法简介
2.6.1 有限单元法
2.6.2 有限分析在断裂力学领域的应用
2.6.3 有限元软件ABAQUS简介
2.7 小结
第三章 含裂纹立管的应力分布计算
3.1 断裂单元
3.2 有限元模型
3.2.1 计算模型
3.2.2 材料属性
3.2.3 有限元网格划分
3.3 管道长度的选取
3.4 裂纹尖端的应力场分析
3.4.1 裂纹角度对应力场的影响
3.4.2 裂纹深度对立管应力的影响
3.4.3 裂纹长度对裂纹尖端应力的影响
3.4.4 组配对裂纹尖端应力场的影响
3.5 小结
第四章 含裂纹立管的断裂参量J积分计算
4.1 数值模拟方法的验证
4.1.1 含裂纹二维平板断裂计算结果的验证
4.1.2 断裂参量计算结果的验证
4.2 含表面裂纹三维圆筒断裂分析验证
4.2.1 圆筒的断裂模型
4.2.2 验证含三维表面裂纹圆筒断裂计算结果
4.3 含裂纹海洋立管有限元模型的建立
4.4 断裂参量变化规律分析
4.4.1 裂纹深度对J积分的影响
4.4.2 裂纹长度对J积分的影响
4.4.3 强度组配对J积分的影响
4.5 有限元计算结果与估算结果的比较
4.6 小结
第五章 含裂纹立管全塑性解的计算
1的计算方法"> 5.1 全塑性解h1的计算方法
5.2 计算方法的验证
1的影响"> 5.3 裂纹深度对全塑性解系数h1的影响
1"> 5.4 含裂纹海洋立管全塑性解系数h1
5.6 小结
第六章 基于SINTAP方法的立管安全评定
6.1 SINTAP评定方法
6.2 SINTAP的特点
6.3 强度不匹配的SINTAP法
6.3.1 等级0
6.3.2 等级1
6.3.3 等级2
6.3.4 等级3
6.3.5 等级4
6.3.6 等级5
6.3.7 等级6
6.4 基于SINTAP方法的立管安全评定
6.4.1 钢悬链线立管安全评定
6.4.2 组配对评定等级的影响
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附表
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国海洋石油装备现状及市场前景[J]. 苗玉坤,赵学峰. 石油矿场机械. 2011(09)
[2]浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景[J]. 王定亚,王进全. 石油机械. 2009(09)
[3]管线钢断裂过程中CTOA的三维有限元模拟[J]. 陈福来,帅健,许葵. 石油化工高等学校学报. 2009(02)
[4]我国海洋石油钻井平台现状与技术发展分析[J]. 黄悦华,任克忍. 石油机械. 2007(09)
[5]圆管内表面周向三维裂纹应力强度因子的新解法[J]. 易当祥,刘春和,张仕念,李新俊,吕国志. 飞机设计. 2007(01)
[6]含缺陷压力管道安全评定方法研究的现状与发展[J]. 王文和,於孝春,沈士明. 管道技术与设备. 2007(02)
[7]全球油气管道完整性技术与管理的最新进展——中国管道完整性管理的发展对策[J]. 董绍华,杨祖佩. 油气储运. 2007(02)
[8]表面裂纹的三维模拟及应力强度因子计算[J]. 王永伟,林哲. 中国海洋平台. 2006(03)
[9]国家标准《在用含缺陷压力容器安全评定》的特色和创新点综述[J]. 钟群鹏,李培宁,李学仁,陈钢. 管道技术与设备. 2006(01)
[10]中国海洋资源现状及海洋产业发展趋势分析[J]. 楼东,谷树忠,钟赛香. 资源科学. 2005(05)
硕士论文
[1]焊接压力管道LBB的研究及应用[D]. 王金生.天津大学 2007
本文编号：3056631
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3056631.html
