多因素影响下的海洋管道抗压溃性能研究

发布时间：2021-12-31 01:49

　　在海洋资源开发过程中,各种结构形式的钢管和柔性管道是输送油气资源的主要装备,面对复杂苛刻的海洋环境,管道抵抗各种荷载的性能至关重要,其中管道的抗外压性能越来越成为各类油气输送管道的重要评价指标。抗外压性能受到多种因素的影响,既有自身材料和结构的影响,也有其它复杂组合荷载的影响,这给海洋油气输送管道的设计带来很大的不便。本文以无缝钢管和钢带加强型柔性管道为研究对象对多因素影响下的海洋管道抗压溃性能进行了分析。研究采用理论、实验、有限元相结合的方式展开,以理论为基础剖析压溃机理,以实验结果为指导验证理论分析和有限元模型的正确性,以有限元分析为主要研究手段,通过大量的仿真计算研究各因素对管道抗压溃性能的影响规律。文中首先对各种压溃理论进行了总结,包括经典弹性压溃理论、塑性压溃理论、DNV规范等,并对其适用性进行了讨论。随后设计实验研究了初始椭圆度、弯曲荷载的影响,并基于实验结果进行有限元分析,研究表明:初始椭圆度、弯曲荷载是影响抗压溃性能的重要因素,初始椭圆度或弯曲荷载的增加都会使极限压溃值显著下降。材料屈服强度、管道所受拉伸荷载对抗压溃性能有一定的影响,但影响很小,在抗压溃设计中可以选择强... 

【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】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 海洋管道介绍
        1.2.1 海洋钢管
        1.2.2 海洋柔性管道
        1.2.3 荷载工况分析
    1.3 海洋管道压溃失效分析研究现状
    1.4 本文主要工作
2 考虑非线性的钢管压溃分析
    2.1 压溃理论
        2.1.1 经典弹性压溃理论
        2.1.2 塑性压溃理论
        2.1.3 考虑椭圆度的DNV规范公式
    2.2 试验研究
        2.2.1 材料试验
        2.2.2 压溃试验
    2.3 有限元数值模拟
        2.3.1 模型建立与网格划分
        2.3.2 材料参数设置
        2.3.3 荷载和边界条件设置
        2.3.4 结果提取与对比分析
    2.4 考虑椭圆度的压溃理论适用性研究
    2.5 参数分析
        2.5.1 初始椭圆度
        2.5.2 材料非线性
    2.6 本章小结
3 考虑复杂荷载的钢管压溃分析
    3.1 考虑复杂荷载的压溃理论
    3.2 考虑弯曲荷载的压溃研究
        3.2.1 弯曲压溃试验研究
        3.2.2 弯曲压溃有限元模拟
        3.2.3 考虑弯曲荷载的压溃分析
    3.3 考虑轴向荷载的压溃研究
    3.4 本章小结
4 多因素影响下的钢管压溃分析
    4.1 椭圆度、弯曲荷载联合作用下的压溃分析
    4.2 椭圆度、拉伸荷载联合作用下的压溃分析
    4.3 椭圆度、拉伸、弯曲荷载联合作用下的压溃分析
    4.4 本章小结
5 钢带加强型柔性管压溃分析
    5.1 试验研究
        5.1.1 材料试验
        5.1.2 压溃试验
        5.1.3 试验结果分析
    5.2 有限元模拟
        5.2.1 模型建立与网格划分
        5.2.2 边界条件、荷载、相互作用关系
        5.2.3 结果分析
    5.3 柔性管抗压溃性能敏感度分析
        5.3.1 摩擦系数
        5.3.2 屈服强度
    5.4 本章小结
结论
参考文献
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]全球海洋油气勘探开发特征及趋势分析[J]. 吴林强,张涛,徐晶晶,郭旺,黄林.  国际石油经济. 2019(03)
[2]含初始缺陷管中管侧向屈曲过程中的动态效应研究[J]. 张泽超,陈志华,刘红波,王哲,刘凯月.  天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2019(04)
[3]海洋油气资源的勘探与开发研究[J]. 滕骥,吕玉娟,冯自兴,冯凯龙.  化工管理. 2018(36)
[4]探讨海洋石油勘探开发与环境保护[J]. 韩志强,范松.  石化技术. 2018(11)
[5]考虑间隙影响的海洋非粘结柔性管道内压失效预测分析研究[J]. 高博,杨志勋,吴尚华,卢青针,韩海超,阎军,岳前进.  中国造船. 2018(03)
[6]深海刚性跨接管弯管强度关键影响因素研究[J]. 余建星,蔡晓雄,余杨,徐立新,薛陆丰,冯鑫欣.  海洋工程. 2018(01)
[7]基于失效模式的深海玻纤增强柔性管截面设计[J]. 潘俊,颜廷俊,李鹏,丛日峰.  工程塑料应用. 2017(11)
[8]钢悬链立管的敏感性分析与疲劳寿命预估[J]. 祝庆斌,王玮,康庄,刘小飞.  中国海洋平台. 2017(01)
[9]国产海底软管在海上油气田的应用[J]. 陈海.  石油机械. 2016(05)
[10]“能源血管”大解密——海底油气管道是怎样建成的[J]. 孟伟.  石油知识. 2016(02)

博士论文
[1]钢带缠绕复合管力学性能及可靠性分析[D]. 刘婷.浙江大学 2018
[2]玻璃纤维增强软管力学性能研究[D]. 林珊颖.哈尔滨工程大学 2017
[3]径向压力作用下非粘结柔性管极限承载力研究[D]. 原帅.浙江大学 2017
[4]深水柔性立管及附件设计的关键力学问题研究[D]. 汤明刚.大连理工大学 2015

硕士论文
[1]海洋粘接性管道结构设计及水动力分析[D]. 秦安壮.大连理工大学 2018
[2]非粘结柔性管道径向承压能力设计与分析研究[D]. 高博.大连理工大学 2018
[3]非粘结型柔性管道抗压溃分析与实验验证[D]. 王彩山.大连理工大学 2015
[4]含缺陷功能梯度材料圆柱壳的弹塑性屈曲研究[D]. 吴钰川.华南理工大学 2015
[5]海洋非粘结柔性管抗压溃设计与实验验证研究[D]. 赵冠男.大连理工大学 2013
[6]我国海洋油气开发及国际合作研究[D]. 赵津.中国海洋大学 2012



本文编号：3559395