海底管道疲劳寿命计算方法研究

发布时间：2021-05-14 16:22

　　疲劳破坏是海底管道的主要失效形式之一。本文采用英国规范BS7910对含缺陷的海底管道管跨的裂纹进行安全评估，估算在一定载荷水平下的管道失效临界裂纹尺寸。通过把管道裂纹的发展过程分为裂纹萌生和扩展两个阶段，分别采用局部应力应变法分析裂纹萌生阶段，采用断裂力学裂纹扩展理论循环续循环的方法分析裂纹扩展阶段。论文完成的主要工作有:1、不规则波的模拟。通过OrcaFlex波浪载荷计算软件采用规则波模拟不规则波以计算获得管道的应力时历。2、管跨计算模型的建立。对管跨模型采用不同约束条件和跨长分别计算在同一种波浪载荷作用下的应力时历并且分析管跨不同部位的应力分布。3、管道缺陷的失效评估。采用英国规范BS7910中等级2B的工程断裂评定方法，分别计算缺陷的应力强度因子和参考应力，使用失效评估图估计缺陷在一定载荷条件下的失效尺寸。4、裂纹萌生寿命计算。把管道裂纹的发展过程分为裂纹萌生和扩展两个阶段。采用局部应力应变法计算缺陷的局部应力应变，并且计入载荷顺序的影响，计算得到管道不同危险点的裂纹扩展寿命。5、裂纹扩展寿命计算。计算管道缺陷在每次载荷作用下裂纹扩展后的应力强度因子幅值，将幅值代入到裂纹扩展速率... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 BS7910 规范的研究
        1.2.2 局部应力应变法
        1.2.3 裂纹扩展寿命计算
    1.3 论文的主要工作
第2章 海底管道管跨力学分析模型
    2.1 概述
    2.2 管跨形成原因及影响
    2.3 不规则波的模拟
    2.4 计算实例
        2.4.1 计算应力
        2.4.2 应力结果
    2.5 本章小结
第3章 管道裂纹失效评估
    3.1 概述
    3.2 各等级的评估方法介绍
        3.2.1 计算应力
        3.2.2 评估方法
        3.2.3 缺陷尺寸和评估数据
    3.3 简单评估——等级一
        3.3.1 等级 1A
        3.3.2 等级 1B
    3.4 常规评估——等级二
        3.4.1 等级 2A
        3.4.2 等级 2B
    3.5 延性撕裂评估——等级三
        3.5.1 延性撕裂分析步骤
        3.5.2 等级三的 3 种评估
    3.6 算例
    3.7 本章小结
第4章 裂纹萌生寿命计算
    4.1 概述
    4.2 局部应力应变法的内容
        4.2.1 材料的疲劳性能
        4.2.2 局部应力应变分析
        4.2.3 损伤计算及累积损伤规律
    4.3 局部应力应变分析
        4.3.1 循环应力应变曲线
        4.3.2 局部应力的计算
        4.3.3 应变寿命曲线的计算
    4.4 裂纹萌生寿命计算
        4.4.1 名义应变历程的获得
        4.4.2 局部应力应变分析
        4.4.3 累积损伤计算
    4.5 计算实例
    4.6 本章小结
第5章 裂纹扩展寿命计算
    5.1 概述
    5.2 断裂力学理论
    5.3 应力强度因子的计算方法
    5.4 疲劳裂纹扩展速率模型
    5.5 影响裂纹扩展速率的因素
        5.5.1 平均应力的影响
        5.5.2 裂纹初始状态
        5.5.3 应力强度因子幅值门槛值
        5.5.4 材料参数与计算模型
    5.6 管道裂纹扩展寿命计算
        5.6.1 计算流程
        5.6.2 计算实例
    5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]海底管道疲劳损伤与疲劳寿命的可靠性计算[J]. 黄小光,韩忠英.  油气储运. 2010(11)
[2]压力容器的局部应力应变寿命分析[J]. 金维国.  石油和化工设备. 2010(05)
[3]局部应力应变Neuber法与有限元求法的比较[J]. 舒陶,任宏光,郭克平.  弹箭与制导学报. 2009(01)
[4]海底管道涡激振动疲劳可靠性分析[J]. 余建星,傅明炀,杨怿,杜尊峰.  天津大学学报. 2008(11)
[5]海洋石油污染研究现状及防治[J]. 方曦,杨文.  环境科学与管理. 2007(09)
[6]水下悬跨管道动力响应分析[J]. 包日东,闻邦椿.  振动与冲击. 2007(08)
[7]海底油气输送焊接管线的疲劳评定[J]. 王建平,霍立兴,黄亮,朱涛.  焊管. 2006(05)
[8]波流联合作用下海底管跨疲劳失效的分析[J]. 余建星,李红涛.  天津大学学报. 2006(09)
[9]平面型缺陷断裂评定的BS 7910标准简介[J]. 王宾,荆洪阳,任晓波.  压力容器. 2006(08)
[10]海底管线2A级断裂评定[J]. 江山,霍立兴,刘俊龑,张玉凤.  焊管. 2006(02)

博士论文
[1]深海立管涡激振动疲劳损伤预报方法研究[D]. 王一飞.上海交通大学 2008

硕士论文
[1]船体结构动态响应虚拟测试技术研究[D]. 崔海鑫.哈尔滨工程大学 2011
[2]重载货车钩舌的疲劳特性研究[D]. 刘敬刚.大连交通大学 2010
[3]FDPSO典型结构疲劳寿命分析[D]. 邱文杰.大连理工大学 2008
[4]基于ANSYS软件实现Spar平台的波浪载荷动力分析[D]. 于海龙.哈尔滨工程大学 2008
[5]FRP阻裂增强梁的有限元分析与试验研究[D]. 谷建义.重庆交通大学 2008
[6]若干复杂缺陷平面弹性问题的复变方法研究[D]. 郭怀民.内蒙古师范大学 2007
[7]X56海底管线的ECA评估[D]. 刘俊龑.天津大学 2004
[8]基于BS7910的X65钢焊接管线疲劳评定[D]. 刘洪伟.天津大学 2004
[9]海底管线断裂疲劳分析及软件开发[D]. 付勇.浙江大学 2004



本文编号：3185959