深海柔性立管結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析.pdf

1、隨著深海油氣資源的不斷開發(fā),作為上部浮體與海底井口連接通道的柔性立管得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。相較于其他形式的立管,柔性立管在保持較大軸向剛度的同時(shí),能夠承受很大的彎曲變形以順應(yīng)復(fù)雜惡劣的海洋環(huán)境。然而由于其自身復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組成,要設(shè)計(jì)分析柔性立管并非易事。
　　基于以上需求,本文研究了深海柔性立管的力學(xué)特性,對(duì)設(shè)計(jì)分析中涉及到的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析論述,內(nèi)容主要涉及以下幾個(gè)方面:
　　1、對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。首先,介紹了

2、柔性立管的結(jié)構(gòu)組成,對(duì)各部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能作用進(jìn)行了說明。然后,介紹了柔性立管設(shè)計(jì)流程中兩個(gè)關(guān)鍵問題:總體響應(yīng)分析和截面力學(xué)特性分析,并分別系統(tǒng)的論述了其研究進(jìn)展;
　　2、基于靜力平衡、變形協(xié)調(diào)以及本構(gòu)關(guān)系,推導(dǎo)出了柔性立管軸對(duì)稱響應(yīng)理論模型。并在數(shù)值軟件中建立某柔性立管算例的數(shù)值模型?；诶碚撃Ｐ秃蛿?shù)值模型分析了算例在拉伸、扭轉(zhuǎn)以及內(nèi)外壓作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng),并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析;
　　3、根據(jù)鎧裝層在柔性

3、立管彎曲過程中不同的滑移情況,將柔性立管的彎曲響應(yīng)分為三種狀態(tài):粘結(jié)狀態(tài)、部分滑移狀態(tài)和全滑移狀態(tài)。根據(jù)不同的滑移狀態(tài),基于能量法推導(dǎo)出了柔性立管彎曲響應(yīng)的理論模型。并在數(shù)值軟件中建立兩個(gè)柔性立管的數(shù)值模型算例。基于理論模型和數(shù)值模型分析了算例在不同內(nèi)壓、外壓和軸向力作用下的彎曲響應(yīng),并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析;
　　4、基于數(shù)值軟件Ocraflex計(jì)算并對(duì)比了懸鏈線和緩波形兩種布局形態(tài)下柔性立管的總體靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果

4、,并討論了浮子段長(zhǎng)度、浮力因子和浮力塊起始位置對(duì)緩波形柔性立管總體響應(yīng)的影響;
　　5、介紹了柔性立管疲勞壽命的計(jì)算流程,并計(jì)算了某柔性立管的疲勞壽命。首先根據(jù)環(huán)境參數(shù)設(shè)計(jì)了疲勞海況,然后基于Ocraflex計(jì)算了柔性立管在疲勞海況下的總體響應(yīng),基于總體響應(yīng)結(jié)果選取了用于疲勞分析的疲勞熱點(diǎn)。采用Bflex軟件計(jì)算柔性立管鎧裝層截面應(yīng)力與載荷的關(guān)系曲線,以截面應(yīng)力曲線作為數(shù)據(jù)庫(kù),計(jì)算疲勞關(guān)鍵點(diǎn)在載荷時(shí)歷下的應(yīng)力時(shí)歷,并利用雨流計(jì)數(shù)法