复合缆截面抗拉力学特性分析研究

发布时间：2020-05-31 09:01

【摘要】：目前,导管架平台在海洋油气开发中仍然有着广泛的应用,尤其在我国南海和渤海湾许多导管架平台已服役多年,接近服役年限;为了进一步提高其经济效益,延长导管架服役周期成为当下最关注的问题之一。而拉伸式外加电流阴极保护系统由于其独特设计、良好的保护效果以及较低的安装成本成为了许多导管架平台延寿的首选。因此,在南海某平台延寿项目中,大连理工大学和中海油研究总院针对平台实际状况研发了两套拉伸式阳极外加电流阴极保护系统。拉伸式阳极外加电流阴极保护系统主要包括整流器、多路控制器、复合缆(复合电缆)、辅助阳极、参比电极、重力基础以及其他配套设备等。复合缆是该套系统最关键的部件之一,由大连理工大学自主设计开发,分别经过疲劳试验、水密试验、耐高压测试和绝缘电阻测试等达到了实海应用要求。同时复合缆是将钢丝绳的抗拉能力和电缆的电学性能集合到一根缆上的新产品。复合缆的研究主要是通过相关试验来验证其力学性能而理论研究相对较少,因此本文研究对象为复合缆,通过对复合缆截面抗拉力学特性的研究为后续复合缆的优化提供一定的理论依据。首先,本文介绍了论文的研究背景和意义,依据复合缆结构形式和受力特点将研究重点聚焦到复合缆内部抗拉元件钢丝绳上,随后介绍了钢丝绳现有研究现状和不足提出本文研究内容和结构安排。然后,进一步完善了绞线理论,并以简单钢丝绳即单层钢丝绳和多层钢丝绳为例,分析其在轴向载荷下的整体响应,并与Costello理论模型进行对比,随后得到简单钢丝绳的等效刚度矩阵。之后,在绞线理论的基础上,参考阎嘉义等关于高阶螺旋线曲率分量和扭率分量表达式建立复杂钢丝绳理论模型。并以6X24纤维绳芯钢丝绳和6X19独立绳芯钢丝绳为例研究其在轴向载荷下的力学行为,最后得到其等效刚度矩阵。最后,利用上述复杂钢丝绳理论对复合缆内部钢丝绳进行分析。首先探讨钢丝、绳股与钢丝绳整体变形的关系,为复合缆拉力监测提供理论基础。然后进一步分析钢丝绳在轴向载荷下的整体响应。最后依据厂家提供的相关参数求得钢丝绳的轴向刚度,并与Costello理论模型以及试验测量值进行比较。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE95

【参考文献】