海洋非粘结柔性管线的横截面力学性能分析

发布时间：2023-03-14 20:19

　　海洋柔性管作为一种复合材料的管道,它具有弯曲刚度小、质量轻、抗腐蚀以及抗疲劳能力强等特点,在海洋石油工程中已经得到了广泛的研究和应用。但是由于海洋柔性管设计和制造技术的复杂性,目前世界上仅有几家大型石油公司掌握了其关键技术。在我国,由于海洋工程起步晚,对于柔性管的基础研究和技术开发工作还很少涉足。 柔性管的主要分为非粘结柔性管与粘结柔性管,而前者是目前应用的主要结构形式。局部分析作为非粘结柔性管设计中的一个重要内容,其目的是通过建立局部力学模型,来预测研究横截面力学性能、结构中的载荷分布、失效模式等力学特性。然而由于非粘结柔性管中层与层之间的摩擦、接触等现象,使得非粘结柔性管具有严重的非线性特性,加大了研究的难度。近二十年来,大量学者在线性化假设、忽略摩擦效应的基础上,进行了很多简化条件下的解析求解。但这些结果在实际应用时,往往具有较大的局限性,因此开展非粘结柔性管的局部非线性力学特性研究显得十分重要与迫切。 本文将尝试使用有限元方法来进行非粘结柔性管横截面力学性能的预测。在分析中,我们考虑了这个层合结构的层间摩擦、接触作用。为了避免采用隐式算法时大量接触造成的收敛问题,我们选用了动态...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 柔性管的概述
        1.2.1 柔性管的分类
        1.2.2 非粘结柔性管的结构
        1.2.3 非粘结柔性管的优缺点及主要的设计规范
        1.2.4 柔性管的设计制造
    1.3 柔性管的研究进展
        1.3.1 数值解析法
        1.3.2 有限元方法
    1.4 本论文的研究目的及工作
第2章 柔性管数值解析方法的研究
    2.1 概述
    2.2 分析中所用到的基本公式
    2.3 各层结构的数值分析方法
        2.3.1 各项同性层的数值分析
        2.3.2 正交异性层的数值分析
        2.3.3 拉伸铠装层的数值分析
        2.3.4 拉伸铠装层在弯曲工况下滑移的考虑
    2.4 柔性管的整体刚度数值分析
    2.5 本章小结
第3章 柔性管有限元分析方法的研究
    3.1 柔性管有限元模拟方法的概述
    3.2 显式算法
        3.2.1 载荷作用时间对惯性效应的影响
        3.2.2 加载历程函数对惯性效应的影响
    3.3 准静态模拟静态问题的验证与研究
        3.3.1 验证模型的隐式解与理论解
        3.3.2 验证模型的显式解
    3.4 本章小结
第4章 非粘结柔性管的有限元模型
    4.1 概述
    4.2 柔性管的几何、材料参数
    4.3 有限元模型的建立
        4.3.1 Carcass层的模拟
        4.3.2 自锁压力铠装层的模拟
        4.3.3 拉伸铠装层的模拟
        4.3.4 内压护套、外部护套以及防摩擦层的模拟
    4.4 本章小结
第5章 非粘结柔性管力学特性的有限元计算与讨论
    5.1 概述
    5.2 有限元分析的设置以及计算工况
        5.2.1 有限元分析的设置
        5.2.2 计算工况
    5.3 有限元分析的结果与讨论
        5.3.1 轴向拉伸
        5.3.2 轴向扭转
        5.3.3 纯弯曲
        5.3.4 计算总结
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3762677