热塑性复合材料增强管海上铺设安装方法研究

发布时间：2023-04-17 00:03

　　众所周知二十一世纪是海洋的世纪，海洋面积占地球表面积70%，如此广阔的海洋蕴藏着丰富的生物资源、自然资源和矿物资源。随着陆上油气的不断开采，储量逐年下降，海上油气的开采成为近几年来的国际焦点。海底管道在海上油气开发中已经应用了几十年了，大多数海底管道采用的都是钢管，但是钢管存在耐腐蚀性差、污染环境、铺设成本高等问题，而复合材料管的出现弥补了钢管的许多不足。如今，在国外已有多家石油企业在海底管道应用中选用复合材料管，随着复合材料管的不断发展，势必会替代钢管成为海底管道首选的管材。 目前我国的海底管道的铺设都是针对钢管设计的，采用的都是铺管船法，其中S型铺管被广泛采用。但是对于热塑性复合材料管而言，由于其可以连续制造和弯曲，且存放时缠绕在卷盘上，所以采用卷筒法铺管较为合适。本文主要研究热塑性复合材料增强管的铺设时的力学问题。 首先，由于此类管道材料性质复杂，没有现成的研究结果可以引用，因此需要通过实验方法对热塑性复合材料增强管的管道力学性能，及其在铺管中的应用进行研究，主要包括：拉伸实验、弯曲实验、铺管模型实验。通过实验得的管道力学性能可以作为管道破坏的判断标准，而铺管模型实验则可用于验证...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 复合柔性管的概述
        1.2.1 金属复合柔性管
        1.2.2 钢丝缠绕增强塑料复合管
        1.2.3 热塑性复合材料增强管
    1.3 课题的研究进展和现状
        1.3.1 S 型铺管法
        1.3.2 J 型铺管法
        1.3.3 卷管式铺管法
    1.4 本文主要工作
第2章 管道力学性能和铺管实验
    2.1 热塑性复合材料增强管简介
        2.1.1 设计原理
        2.1.2 基本特性
    2.2 管道力学实验
        2.2.1 拉伸实验
        2.2.2 弯曲实验
    2.3 管道陆上铺管模型实验
        2.3.1 实验目的
        2.3.2 实验方法
        2.3.3 实验条件
        2.3.4 实验步骤
        2.3.5 实验结果
    2.4 本章小结
第3章 管道安装非线性有限元分析
    3.1 非线性有限元法介绍
    3.2 非线性有限元方程
    3.3 非线性有限元单元结构
    3.4 铺管算例分析
        3.4.1 输入参数
        3.4.2 铺管 ABAQUS 非线性有限元模型
        3.4.3 铺管有限元计算结果及分析
    3.5 本章小结
第4章 管道安装数值分析方法
    4.1 管道安装理论概述
    4.2 铺管载荷及控制方程
        4.2.1 悬浮段
        4.2.2 触地段
        4.2.3 边界条件
    4.3 MATLAB 软件简介
    4.4 管道安装 MATLAB 迭代公式及流程
        4.4.1 MATLAB 数值迭代公式
        4.4.2 MATLAB 数值迭代计算流程图
    4.5 MATLAB 数值计算结果与有限元计算结果对比
    4.6 MATLAB 数值计算结果
    4.7 本章小结
第5章 管道安装稳定性研究
    5.1 概述
    5.2 管道安装稳定性相关规范
        5.2.1 波浪理论
        5.2.2 水流载荷
        5.2.3 管道稳定性要求
    5.3 平面内管道安装稳定性实验
        5.3.1 实验目的
        5.3.2 实验方法
        5.3.3 实验设备
        5.3.4 实验步骤
        5.3.5 实验结果
    5.4 管道安装稳定性有限元研究结果
    5.5 管道安装稳定性数值法研究结果
    5.6 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



本文编号：3792152