海洋柔性管道材料热物性分析及其力学行为的研究
发布时间：2021-12-31 10:45
作为海洋资源开采过程中重要的运输装备,海洋柔性管道是一种多层复合结构的管道,是关系海洋资源开发的“生命线”。海洋柔性管道由金属层和高分子材料层共同组成,具有可设计性强、弯曲刚度小、强度高、抗疲劳性以及抗腐蚀性好、便于安装的优点,广泛应用于海上油气开采过程以及海上油气运输的各个阶段,特别适用于深水海洋油气开采。当管道运输的液体为高温时,管道各层材料性能会发生变化,可能导致护套层变形、破损致使液体泄漏,进而影响周围海洋生态环境。因此,本文基于企业项目,对海洋柔性管道材料进行热物性分析及其对力学行为影响的研究,分析柔性管道受温度变化可能产生的破坏形式,总结其失效模式,并对其服役可靠性进行分析。通过本文的研究,为实际工程中柔性管道的截面设计及其优化提供建议和参考。本文的研究内容如下:本文基于数值模拟与模拟实验相结合的方法,对柔性管道进行温度场分析。首先分析海洋工程应用环境,明确柔性管道的工作条件及荷载。其次,针对柔性管道各层材料,通过实验分析金属与非金属材料性能参数,如弹性模量、导热系数、线膨胀系数等随温度变化的规律。再次,基于热传导微分方程,建立柔性管道温度场分析模型,以ABAQUS有限元软...
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 柔性管道工程应用背景
1.2 柔性管道的结构及特点
1.2.1 柔性管道的结构
1.2.2 柔性管道的特点
1.3 柔性管道研究现状
1.3.1 柔性管道结构分析方法
1.3.2 管道温度场分析方法
1.3.3 高分子材料分析
1.4 本文研究内容
2 柔性管道材料热物性分析
2.1 柔性管道用材料的选择
2.2 柔性管道材料性能随温度变化分析
2.2.1 弹性模量受温度影响分析
2.2.2 材料的线膨胀系数随温度变化性能分析
2.2.3 材料的导热系数随温度变化性能分析
2.2.4 理论热阻计算
2.3 材料性能随温度变化规律
2.4 本章小结
3 管道温度场分析
3.1 管道温度场理论分析
3.2 管道温度场模型建立
3.2.1 温度场数学模型建立
3.2.2 管道几何模型建立
3.2.3 基本假设
3.2.4 管道温度场分析
3.3 管道温度场分布模拟实验
3.3.1 模拟管道温度分布测试
3.3.2 管道热变形模拟实验
3.3.3 实验结果及分析
3.4 管道温度场结果对比分析
3.5 本章小结
4 管道热力耦合分析
4.1 管道热力耦合模型建立
4.2 管道力学性能受温度场影响分析
4.3 结果分析
4.4 本章小结
5 管道受温度影响的实例分析
5.1 温度压力循环实验
5.2 结果分析
5.2.1 内压对管道的影响
5.2.2 温度对管道的影响
5.3 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]非粘接柔性管力学性能验证实验方法研究[J]. 赵林,田志飞. 中国水运(下半月). 2013(12)
[2]初始几何缺陷对海底管道横向屈曲的影响[J]. 刘羽霄,葛涛,李昕,周晶. 大庆石油学院学报. 2011(03)
[3]世界深水油气勘探现状及面临的挑战[J]. 白云程,周晓惠,万群,孙敬杰,孟凡宇. 特种油气藏. 2008(02)
[4]世界海洋油气资源勘探现状[J]. 江怀友,潘继平,邵奎龙,韩彤,管晓生. 中国石油企业. 2008(03)
[5]一种复合材料弹性模量的计算方法[J]. 柏振海,黎文献,罗兵辉,王日初,张迎元. 中南大学学报(自然科学版). 2006(03)
[6]管道当量直径的计算[J]. 王静波. 辽宁石油化工大学学报. 2005(03)
[7]延迟焦化1 Cr5 Mo炉管使用状况分析[J]. 胡传顺,韦达刚,秦华,陈志军,张淑娟. 石油化工高等学校学报. 2004(03)
[8]双层铠装海底光缆抗拉强度的计算[J]. 董俊宏,王瑛剑,赵四新,王旭东. 光纤与电缆及其应用技术. 2004(01)
[9]电厂过热器和再热器专家诊断系统[J]. 张建生,吕欣荣,徐海波. 中国能源. 2002(12)
[10]大峪口硫酸厂余热锅炉低温过热器管爆管分析[J]. 黄鸿,毕豫江. 磷肥与复肥. 2003(01)
博士论文
[1]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]深水柔性管道骨架层加工力学研究[D]. 隋云杰.大连理工大学 2015
[2]深水柔性立管抗疲劳设计关键力学问题研究[D]. 杨婵.大连理工大学 2015
[3]海洋柔性管道抗拉铠装钢丝加工力学行为分析[D]. 代超.大连理工大学 2015
[4]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
[5]卷管式铺管法施工卷盘过程研究[D]. 邓磊.中国海洋大学 2014
[6]海洋柔性管道加工工艺力学研究[D]. 李鹏.大连理工大学 2014
[7]海洋非粘结柔性管道结构设计与分析研究[D]. 王野.大连理工大学 2013
[8]海洋复合材料柔性管的力学性能和优化设计[D]. 曾季芳.大连理工大学 2009
本文编号：3560118
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 柔性管道工程应用背景
1.2 柔性管道的结构及特点
1.2.1 柔性管道的结构
1.2.2 柔性管道的特点
1.3 柔性管道研究现状
1.3.1 柔性管道结构分析方法
1.3.2 管道温度场分析方法
1.3.3 高分子材料分析
1.4 本文研究内容
2 柔性管道材料热物性分析
2.1 柔性管道用材料的选择
2.2 柔性管道材料性能随温度变化分析
2.2.1 弹性模量受温度影响分析
2.2.2 材料的线膨胀系数随温度变化性能分析
2.2.3 材料的导热系数随温度变化性能分析
2.2.4 理论热阻计算
2.3 材料性能随温度变化规律
2.4 本章小结
3 管道温度场分析
3.1 管道温度场理论分析
3.2 管道温度场模型建立
3.2.1 温度场数学模型建立
3.2.2 管道几何模型建立
3.2.3 基本假设
3.2.4 管道温度场分析
3.3 管道温度场分布模拟实验
3.3.1 模拟管道温度分布测试
3.3.2 管道热变形模拟实验
3.3.3 实验结果及分析
3.4 管道温度场结果对比分析
3.5 本章小结
4 管道热力耦合分析
4.1 管道热力耦合模型建立
4.2 管道力学性能受温度场影响分析
4.3 结果分析
4.4 本章小结
5 管道受温度影响的实例分析
5.1 温度压力循环实验
5.2 结果分析
5.2.1 内压对管道的影响
5.2.2 温度对管道的影响
5.3 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]非粘接柔性管力学性能验证实验方法研究[J]. 赵林,田志飞. 中国水运(下半月). 2013(12)
[2]初始几何缺陷对海底管道横向屈曲的影响[J]. 刘羽霄,葛涛,李昕,周晶. 大庆石油学院学报. 2011(03)
[3]世界深水油气勘探现状及面临的挑战[J]. 白云程,周晓惠,万群,孙敬杰,孟凡宇. 特种油气藏. 2008(02)
[4]世界海洋油气资源勘探现状[J]. 江怀友,潘继平,邵奎龙,韩彤,管晓生. 中国石油企业. 2008(03)
[5]一种复合材料弹性模量的计算方法[J]. 柏振海,黎文献,罗兵辉,王日初,张迎元. 中南大学学报(自然科学版). 2006(03)
[6]管道当量直径的计算[J]. 王静波. 辽宁石油化工大学学报. 2005(03)
[7]延迟焦化1 Cr5 Mo炉管使用状况分析[J]. 胡传顺,韦达刚,秦华,陈志军,张淑娟. 石油化工高等学校学报. 2004(03)
[8]双层铠装海底光缆抗拉强度的计算[J]. 董俊宏,王瑛剑,赵四新,王旭东. 光纤与电缆及其应用技术. 2004(01)
[9]电厂过热器和再热器专家诊断系统[J]. 张建生,吕欣荣,徐海波. 中国能源. 2002(12)
[10]大峪口硫酸厂余热锅炉低温过热器管爆管分析[J]. 黄鸿,毕豫江. 磷肥与复肥. 2003(01)
博士论文
[1]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]深水柔性管道骨架层加工力学研究[D]. 隋云杰.大连理工大学 2015
[2]深水柔性立管抗疲劳设计关键力学问题研究[D]. 杨婵.大连理工大学 2015
[3]海洋柔性管道抗拉铠装钢丝加工力学行为分析[D]. 代超.大连理工大学 2015
[4]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
[5]卷管式铺管法施工卷盘过程研究[D]. 邓磊.中国海洋大学 2014
[6]海洋柔性管道加工工艺力学研究[D]. 李鹏.大连理工大学 2014
[7]海洋非粘结柔性管道结构设计与分析研究[D]. 王野.大连理工大学 2013
[8]海洋复合材料柔性管的力学性能和优化设计[D]. 曾季芳.大连理工大学 2009
本文编号：3560118
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