海底管道雙體結(jié)構(gòu)連接器的研制與試驗(yàn)研究.pdf

1、海底管道是海上油氣資源向陸地運(yùn)輸?shù)闹匾d體，一旦發(fā)生泄漏，不僅會(huì)破壞海洋環(huán)境，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，海底管道修復(fù)技術(shù)得到廣泛關(guān)注。本文針對(duì)一種可快速修復(fù)破損海底管道的雙體結(jié)構(gòu)連接器進(jìn)行了詳細(xì)研究及設(shè)計(jì)，并研制樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。
　　以機(jī)械連接器維修技術(shù)為重點(diǎn)，綜合分析了包括船上維修、干式艙維修在內(nèi)的現(xiàn)有各種海底管道維修技術(shù)，介紹了上述維修技術(shù)的修復(fù)過(guò)程、所需設(shè)備及其使用的局限性，在此基礎(chǔ)之上，將連接器分為驅(qū)動(dòng)、密封、錨定、鎖緊

2、四個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)比各機(jī)構(gòu)不同形式的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了本文連接器各機(jī)構(gòu)方案，進(jìn)而確定總體結(jié)構(gòu)方案并給出工作流程。
　　對(duì)于錨定機(jī)構(gòu)，首先研究其驅(qū)動(dòng)力：應(yīng)用Johnson-Cook本構(gòu)模型求解出單個(gè)卡齒嵌入管道所需的徑向壓力，確定同時(shí)嵌入管道的卡齒數(shù)量，而后通過(guò)分析得到整個(gè)錨定機(jī)構(gòu)所需的最大驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式；通過(guò)錨定機(jī)構(gòu)的加載試驗(yàn)，驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果。其次研究其承載能力：建立管道錨定處軸向力分布的力學(xué)模型，從中得到各卡齒所承擔(dān)的載荷比

3、例；應(yīng)用有限元仿真驗(yàn)證了上述力學(xué)模型的正確性；得到了安全承載能力隨卡齒數(shù)量的變化規(guī)律；提出錨定機(jī)構(gòu)的最優(yōu)卡齒數(shù)，并確定所需驅(qū)動(dòng)力；通過(guò)不同卡齒數(shù)錨定機(jī)構(gòu)的極限承載能力試驗(yàn)，確定了各錨定機(jī)構(gòu)的極限承載能力，其變化趨勢(shì)與計(jì)算所得安全承載能力變化趨勢(shì)一致。
　　對(duì)于密封機(jī)構(gòu)，將其受載變形過(guò)程分為兩個(gè)階段，單獨(dú)針對(duì)各階段進(jìn)行力學(xué)分析，建立密封面的接觸應(yīng)力與驅(qū)動(dòng)力之間的力學(xué)模型；對(duì)密封機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化有限元分析，研究密封圈尺寸、硬度及摩擦系數(shù)