外压作用下夹层管复合结构屈曲传播分析

发布时间：2021-06-07 05:34

　　深海巨大的静水压力容易引起管道的局部屈曲失稳。针对外压作用下的深水夹层管复合结构屈曲传播问题,采用ABAQUS非线性有限元软件建立了含初始缺陷下夹层管三维非线性准静态屈曲传播数值模型,得到屈曲传播过程中夹层管的屈曲变形形态,并在此模型基础上针对夹层管屈曲传播性能进行了广泛的参数敏感性分析。计算结果表明:初始缺陷大小主要影响夹层管屈曲失稳压力,而对屈曲传播压力无明显影响;增强夹层管层间粘接特性能够显著提高管道抗变形能力,增大屈曲传播压力;夹层管几何尺寸参数及材料力学特性对夹层管屈曲传播性能有显著影响。研究结果对于石油夹层管道的优化设计具有一定的参考意义。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(05)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

单层管屈曲失稳前后形态图

式中:，pps为双层管道屈曲传播压力，φ角如图2所示。双层管和单层管类似，如图3所示，在公式推导过程中内力做功需加入内管塑性铰所需要的能量。双层管屈曲传播压力表达式为[9]:

双层管和单层管类似，如图3所示，在公式推导过程中内力做功需加入内管塑性铰所需要的能量。双层管屈曲传播压力表达式为[9]:式(4)中σ0i为内管的屈服强度，ti为内管壁厚。式(3)和式(4)方括号外的项是单层管屈曲传播压力的表达式，括号内的项表示插入的固体棒或是内管对屈曲传播压力的影响。与单层管相比，插入棒模型的屈曲传播压力主要与固体棒和管道直径比相关;双层管屈曲传播压力主要与内外管的壁厚比和屈服强度比相关。为了简化过程，假设管道均为薄壁管，因此双层管屈曲传播理论计算公式中没有内外管直接比。此外，刚体-塑性铰理论模型忽视了内外管的膜应力、环向拉伸、沿屈曲传播方向的拉伸和弯曲，且假设内力做功只集中于塑性铰。因此，理论推导的屈曲传播压力结果低于试验结果，但对于研究夹层管内外管直径、壁厚和材料力学特性对屈曲传播压力的影响有重要的作用。

【参考文献】：
期刊论文
[1]深水三明治管研究进展[J]. 管锋,万锋.  石油机械. 2017(08)
[2]外压作用深海夹层管复合结构屈曲失稳分析[J]. 龚顺风,胡勍.  浙江大学学报(工学版). 2014(09)



本文编号：3215972