柔性膨胀弯的截面特性与整体分析研究
发布时间：2021-01-31 18:41
在深海油气开发中,管道作为连接各个开发装备的“生命线”,是深海油气开发的关键装备,膨胀弯是海底管道与基盘管汇和平台等海底结构物支架的一段过渡管线,其通过吸收海管因热胀冷缩导致的膨胀量,补偿海管长度的变化,对海管进行了有效的保护。近年来,柔性膨胀弯由于其特有的力学特性,得到了越来越广泛的使用,但是,其复杂的结构组成给柔性膨胀弯的设计和分析带来了新的难题。基于以上背景,本文研究了柔性膨胀弯的力学特性及其附属结构的疲劳问题,主要包括:1、介绍了柔性膨胀弯及其附属结构的组成,对各层的结构和具体功能进行了说明,阐述了柔性膨胀弯截面力学特性的国内外研究现状。2、基于能量法推导出了柔性膨胀弯的轴对称响应分析理论模型,其中,圆柱壳层的轴对称响应分析采用厚壁理论来计算,通过能量守恒定律计算螺旋层轴对称响应分析,进而得到轴对称响应总平衡方程。在弯曲响应分析过程中,通过能量守恒完成未滑移阶段柔性膨胀弯螺旋层的弯曲理论分析,在对螺旋层部分滑移和完全滑移两个阶段的弯曲理论分析过程中,考虑弯曲引起的张力以及曲率变化得到螺旋层最终得到柔性膨胀弯的弯矩-曲率关系。根据推导得到的理论模型展开计算,并将计算结果和试验结果...
【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】：81 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
1.2 柔性软管及膨胀弯概述
1.2.1 柔性软管的结构
1.2.2 膨胀弯及其附属结构
1.3 柔性软管的力学特性研究现状
1.3.1 理论分析
1.3.2 数值分析
1.3.3 试验研究
1.4 研究内容及意义
2 柔性膨胀弯的截面特性理论分析
2.1 柔性膨胀弯的轴对称响应理论分析
2.1.1 圆柱壳层理论分析
2.1.2 螺旋层理论分析
2.1.3 柔性软管总体平衡方程及求解
2.2 柔性膨胀弯的弯曲响应理论分析
2.2.1 未滑移阶段螺旋层的弯曲理论
2.2.2 部分滑移阶段螺旋层的弯曲理论
2.2.3 完全滑移阶段螺旋层的弯曲理论
2.2.4 螺旋层的弯矩-曲率关系
2.2.5 圆柱壳层的弯曲理论
2.3 算例
2.3.1 轴对称响应分析
2.3.2 弯曲响应分析
2.4 本章小结
3 柔性膨胀弯的整体分析
3.1 概述
3.2 环境参数
3.2.1 水深及水温
3.2.2 波浪参数
3.2.3 海流参数
3.2.4 海生物
3.2.5 水动力系数
3.3 柔性膨胀弯及其附件参数
3.3.1 柔性膨胀弯截面特性计算
3.3.2 端部接头
3.3.3 弯曲刚度加强件
3.4 建立模型
3.5 确定工况
3.6 结果分析
3.6.1 端面受力分析
3.6.2 危险工况分析
3.6.3 环境参数对柔性膨胀弯影响分析
3.7 本章小结
4 膨胀弯BSR疲劳分析
4.1 概述
4.2 疲劳载荷工况
4.2.1 波浪散布图
4.2.2 规则波法
4.2.3 疲劳载荷工况
4.3 BSR应变响应计算
4.4 疲劳分析
4.5 原因分析
4.6 本章小结
5 总结
参考文献
附录1 波浪散布图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]渤海油田钻完井技术现状及发展趋势[J]. 范白涛. 中国海上油气. 2017(04)
[2]组合载荷作用下深海非粘结柔性管力学性能对比分析[J]. 姜豪,杨和振. 海洋工程. 2014(05)
[3]轴压下非黏结柔性立管响应特性的数值计算方法[J]. 任少飞,唐文勇,薛鸿祥. 上海交通大学学报. 2014(04)
[4]论中国的“石油独立”战略[J]. 吴晓明,欧浪,胡国松. 经济体制改革. 2013(05)
[5]基于能量法的非黏合柔性立管轴对称响应分析[J]. 董磊磊,张崎,黄一. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(05)
[6]深海非粘结柔性立管简化模型数值分析及实验研究[J]. 姜豪,杨和振,刘昊. 中国舰船研究. 2013(01)
[7]海洋复合柔性管发展及应用现状[J]. 潜凌,李培江,张文燕. 石油矿场机械. 2012(02)
[8]向深海油气田进军[J]. 赵沛楠. 中国投资. 2010(08)
[9]浅谈世界能源危机及中国的战略抉择[J]. 白少成. 实验科学与技术. 2006(S1)
博士论文
[1]非粘合柔性立管截面特性的理论计算及BSR区域的疲劳分析[D]. 董磊磊.大连理工大学 2013
硕士论文
[1]非粘合柔性立管整体分析及端部效应数值模拟[D]. 饶靖.大连理工大学 2016
[2]海洋管道凹陷结构行为与应力集中分析[D]. 王利新.兰州理工大学 2014
[3]海底管道坠物碰撞损伤数值模拟分析研究[D]. 白俊磊.大连理工大学 2013
[4]海洋非粘结柔性管线的横截面力学性能分析[D]. 陈耕.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3011392
【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】：81 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
1.2 柔性软管及膨胀弯概述
1.2.1 柔性软管的结构
1.2.2 膨胀弯及其附属结构
1.3 柔性软管的力学特性研究现状
1.3.1 理论分析
1.3.2 数值分析
1.3.3 试验研究
1.4 研究内容及意义
2 柔性膨胀弯的截面特性理论分析
2.1 柔性膨胀弯的轴对称响应理论分析
2.1.1 圆柱壳层理论分析
2.1.2 螺旋层理论分析
2.1.3 柔性软管总体平衡方程及求解
2.2 柔性膨胀弯的弯曲响应理论分析
2.2.1 未滑移阶段螺旋层的弯曲理论
2.2.2 部分滑移阶段螺旋层的弯曲理论
2.2.3 完全滑移阶段螺旋层的弯曲理论
2.2.4 螺旋层的弯矩-曲率关系
2.2.5 圆柱壳层的弯曲理论
2.3 算例
2.3.1 轴对称响应分析
2.3.2 弯曲响应分析
2.4 本章小结
3 柔性膨胀弯的整体分析
3.1 概述
3.2 环境参数
3.2.1 水深及水温
3.2.2 波浪参数
3.2.3 海流参数
3.2.4 海生物
3.2.5 水动力系数
3.3 柔性膨胀弯及其附件参数
3.3.1 柔性膨胀弯截面特性计算
3.3.2 端部接头
3.3.3 弯曲刚度加强件
3.4 建立模型
3.5 确定工况
3.6 结果分析
3.6.1 端面受力分析
3.6.2 危险工况分析
3.6.3 环境参数对柔性膨胀弯影响分析
3.7 本章小结
4 膨胀弯BSR疲劳分析
4.1 概述
4.2 疲劳载荷工况
4.2.1 波浪散布图
4.2.2 规则波法
4.2.3 疲劳载荷工况
4.3 BSR应变响应计算
4.4 疲劳分析
4.5 原因分析
4.6 本章小结
5 总结
参考文献
附录1 波浪散布图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]渤海油田钻完井技术现状及发展趋势[J]. 范白涛. 中国海上油气. 2017(04)
[2]组合载荷作用下深海非粘结柔性管力学性能对比分析[J]. 姜豪,杨和振. 海洋工程. 2014(05)
[3]轴压下非黏结柔性立管响应特性的数值计算方法[J]. 任少飞,唐文勇,薛鸿祥. 上海交通大学学报. 2014(04)
[4]论中国的“石油独立”战略[J]. 吴晓明,欧浪,胡国松. 经济体制改革. 2013(05)
[5]基于能量法的非黏合柔性立管轴对称响应分析[J]. 董磊磊,张崎,黄一. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(05)
[6]深海非粘结柔性立管简化模型数值分析及实验研究[J]. 姜豪,杨和振,刘昊. 中国舰船研究. 2013(01)
[7]海洋复合柔性管发展及应用现状[J]. 潜凌,李培江,张文燕. 石油矿场机械. 2012(02)
[8]向深海油气田进军[J]. 赵沛楠. 中国投资. 2010(08)
[9]浅谈世界能源危机及中国的战略抉择[J]. 白少成. 实验科学与技术. 2006(S1)
博士论文
[1]非粘合柔性立管截面特性的理论计算及BSR区域的疲劳分析[D]. 董磊磊.大连理工大学 2013
硕士论文
[1]非粘合柔性立管整体分析及端部效应数值模拟[D]. 饶靖.大连理工大学 2016
[2]海洋管道凹陷结构行为与应力集中分析[D]. 王利新.兰州理工大学 2014
[3]海底管道坠物碰撞损伤数值模拟分析研究[D]. 白俊磊.大连理工大学 2013
[4]海洋非粘结柔性管线的横截面力学性能分析[D]. 陈耕.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3011392
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