浅海输气管道坠物碰撞损伤过程动力响应分析

发布时间：2017-12-14 10:42

  本文关键词：浅海输气管道坠物碰撞损伤过程动力响应分析

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【摘要】：随着海洋油气的大力开发,海底油气管道得到越来越广泛的使用。相比于陆上管道,海底管道失效后,修复极为困难。浅海输气管道作为海底油气管道重要的组成部分,多集中于近岸海域,管道周围海域渔场、航道众多,受第三方活动造成的坠物撞击破坏的可能性大。因此,有必要对管道的坠物碰撞损伤过程进行动力响应分析,以寻求合理的防护措施,保障管道的安全运行。本文首先对坠物冲击荷载作用下海底管道结构损伤分析的研究方法进行了分析总结,确定从简化解析法和数值分析法两个角度对浅海输气管道坠物碰撞损伤过程进行动力响应分析。采用非完全弹性碰撞理论—动量守恒定律计算方法,计算了坠物冲击力的大小;进而对冲击荷载在覆土层和混凝土层中的传递进行了分析,计算出了管道在坠物冲击荷载作用下的内力,并对浅海输气管道进行了失效判断。通过简化解析法对浅海输气管道坠物碰撞损伤过程的动力响应情况进行了分析。针对浅海输气管道的特殊结构,考虑到坠物碰撞损伤过程中的几何非线性、材料非线性及非线性接触等力学行为,选用Workbench LS-DYNA软件对浅海输气管道坠物碰撞的动力响应过程进行数值模拟,建立了非线性的浅海输气管道坠物碰撞损伤过程分析模型。通过模拟计算得到坠物碰撞过程中管道的动力响应时程曲线,揭示了浅海输气管道坠物碰撞损伤过程中的动力响应规律。基于数值模拟的结果,讨论了撞击能量(坠物速度与质量)、管道壁厚、管道钢材等级、管道内压、坠物形状、管道埋深、混凝土防护层厚度和撞击位置对浅海输气管道坠物碰撞损伤的影响规律。采用正交试验法进行了多因素敏感性分析,依据因素的敏感性大小对主要影响因素的临界值进行了分析。最后,将数值模拟分析得出的结论与结构可靠性分析理论相结合,对浅海输气管道坠物碰撞损伤过程的动力响应分析在可靠性分析中的应用进行了初步探讨。对某浅海输气管道进行可靠性分析,提出相应的防护措施,为解决实际工程中受损管道安全性评估等问题提供理论依据。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE973

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本文编号：1287619