FLNG低温柔性管道内衬层波纹管的扭转失稳分析研究

发布时间：2020-12-22 08:46

　　FLNG（Floating Liquefied Natural Gas）,即浮式液化天然气储存装置,是一种新型的海上浮式LNG生产系统,该系统集成了天然气的液化、储存和装卸为一体,并配合穿梭油轮进行液态天然气的运输。FLNG低温柔性管道可用于液化天然气的传输,是FLNG系统的关键组成装备。金属波纹管作为FLNG低温柔性管道的内衬层,直接与低温传输介质接触,其主要功能为承受内压、密封介质。因此波纹管结构的安全性能至关重要。扭转屈曲失稳是FLNG低温柔性管道内衬波纹管主要的失效模式之一。而目前对波纹管失效模式的研究主要集中在波纹管承受轴向和横向载荷时的强度失效,对波纹管承受扭转荷载时的失稳分析研究依旧不充分,相关行业规范中对此部分内容的规定也相对不够完善;并且低温软管的超低温的操作环境对材料性能有较大影响。本文针对上述问题,考虑钢材在-163℃的材料性能,详细开展了扭转载荷下波纹管结构的屈曲失稳研究,并总结结构设计参数对管道抗失稳性能的影响规律,本文工作具体包括如下3部分。首先,采用等效柱模型对波纹管的扭转失稳行为进行了理论分析。理论分析结果表明波纹管的扭转稳定性与其弯曲刚度正相关。建立了... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 FLNG（Floating Liquid Natural Gas, FLNG）低温柔性管道介绍
        1.1.2 低温柔性管道基本结构形式
        1.1.3 FLNG低温柔性管道内衬层波纹管介绍
        1.1.4 研究问题及意义
    1.2 国内外研究方法与现状
        1.2.1 波纹管的力学性能研究
        1.2.2 波纹管的稳定性能研究
        1.2.3 波纹管的扭转行为研究
    1.3 本文研究内容与意义
2 波纹管屈曲分析及尺寸参数对结构刚度的敏感性分析
    2.1 波纹管屈曲分析的理论模型
    2.2 FLNG低温柔性管道内衬层波纹管有限元模型
        2.2.1 管道几何、材料参数描述
        2.2.2 波纹管结构有限元分析模型的建立
        2.2.3 约束与荷载
    2.3 波纹管道截面刚度力学特性分析
        2.3.1 波纹管拉伸力学行为特征与结构几何参数的敏感性分析
        2.3.2 波纹管弯曲力学行为特征与结构几何参数的敏感性分析
        2.3.3 波纹管扭转力学行为特征与结构几何参数的敏感性分析
    2.4 本章小结
3 扭转载荷下波纹管的线性屈曲分析
    3.1 管道结构线性屈曲分析基本理论
    3.2 U型波纹管的两种有限元模型
    3.3 波纹管扭转荷载作用下线性屈曲分析
        3.3.1 波纹管扭转屈曲模态
        3.3.2 波数对波纹管扭转屈曲性能的影响
        3.3.3 波距对波纹管扭转屈曲性能的影响
        3.3.4 波高对波纹管扭转屈曲性能的影响
        3.3.5 壁厚对波纹管扭转屈曲性能的影响
    3.4 本章小节
4 扭转载荷下波纹管的非线性屈曲分析研究
    4.1 波纹管结构后屈曲分析介绍
    4.2 扭转载荷下波纹管后屈曲数值分析模型的验证
    4.3 结构几何缺陷对波纹管扭转后屈曲稳定性的影响
        4.3.1 壁厚对波纹管扭转后屈曲稳定性的影响
        4.3.2 波纹管偏心对扭转后屈曲稳定性的影响
    4.4 扭转载荷下几何非线性和物理非线性对波纹管后屈曲稳定性的影响
        4.4.1 几何非线性对波纹管扭转稳定性的影响
        4.4.2 扭转载荷下考虑弹塑性本构影响的螺旋波纹管后屈曲失稳分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要研究结论
    5.2 展望
参考文献
附录A Lanczos法提取特征值
附录B 修正的Riks法
攻读硕士学位期间发表学术论文情况



本文编号：2931478