海底管道抗压溃分析的理论适用性研究

发布时间：2025-03-30 03:38

　　 本文以研究压溃理论的适用性为目的,以有椭圆度的钢管为研究对象,采用理论、有限元、实验相结合的方式,进行均匀外压作用下管道结构压溃失效的研究。整理了目前运用较为广泛的三种压溃理论模型,分别为弹性压溃理论、塑性压溃理论与规范经验公式。并基于ABAQUS软件,建立有椭圆度的钢管模型进行外压压溃模拟,得到不同径厚比D/T钢管的极限压溃值,并进行实验验证了有限元模型的正确性。对比不同压溃理论模型的计算值与有限元结果确定不同理论模型的适用性,获得以下结论:弹性压溃理论适用于径厚比D/T≥40的情况;塑性压溃理论的计算结果偏于保守,计算值均小于有限元结果;DNVGL-ST-F101规范适用适用径厚比D/T≥15的压溃值预测,是目前适用范围最广的公式。本文可为海底管道的抗压溃分析的理论研究提供参考。

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【部分图文】：

图1 Timoshenkoti压溃模型

式中：ω为细杆径向挠度变形；θ为环向角度；M为施加在细杆截面上的弯矩；EI为细杆初曲率平面内的弯曲刚度；R为细杆的曲率半径。根据该微分方程在压溃模型A、B、C、D四点处的连续条件，得到方程（1）的解析解，并进一步计算得到平面圆环在均布外压作用下发生弹性失稳时的一阶临界压溃值：

图2 模型网格划分

有限元计算的极限压溃值通过读取端部x=0或y=0平面内的某一节点的位移随外压变化的曲线得到，当节点位移突然发生变化时可以确定此时的外压荷载为极限压溃值，如图4所示。通过曲线可以判断管道的极限压溃值为9.939MPa。同理可得到其他径厚比模型的极限压溃值，如图5所示。图3模型边....

图3 模型边界条件设置

图2模型网格划分图4压力—位移曲线

图4 压力—位移曲线

图3模型边界条件设置3压溃实验

本文编号：4038134