海洋柔性管道鎧裝鋼絲側(cè)向屈曲分析研究.pdf

1、海洋非粘結(jié)柔性管道是海洋油氣開發(fā)中輸送石油的通道，柔性管道在安裝、在位運行時會受到軸向壓縮，但管道功能層中并無特定層承擔軸向壓縮荷載，其可能會導致抗拉鎧裝鋼絲發(fā)生側(cè)向屈曲失效。而在設(shè)計規(guī)范中未對管道軸向壓縮承載能力提出相應指導建議，一旦管道發(fā)生側(cè)向屈曲失效，管道承載能力將大大減弱，這會導致管道疲勞壽命降低甚至管道破壞，造成石油泄漏。因此，探究柔性管道抗拉鎧裝鋼絲側(cè)向屈曲機理具有重要工程意義。
　　本文首先介紹了柔性管道應用背景、結(jié)

2、構(gòu)特點及鎧裝鋼絲側(cè)向屈曲研究現(xiàn)狀，闡明本文研究工作的意義。其次，介紹了屈曲的定義、分類及失穩(wěn)判別準則，特別是鎧裝鋼絲側(cè)向屈曲定義。并簡要闡述了鎧裝鋼絲側(cè)向屈曲力學機理，借助薄壁曲梁理論推導了側(cè)向屈曲臨界荷載。從現(xiàn)有研究的不足出發(fā)，根據(jù)管道特有的結(jié)構(gòu)特點及曲梁屈曲理論公式，提出了本文關(guān)鍵分析參數(shù)：摩擦系數(shù)及螺旋纏繞角度。然后，考慮層間接觸和加強帶的影響，忽略鎧裝鋼絲以內(nèi)結(jié)構(gòu)，建立了鎧裝鋼絲纏繞機理模型，通過數(shù)值模擬分析側(cè)向屈曲行為失效機理

3、，并利用該模型進行了側(cè)向屈曲臨界荷載對摩擦系數(shù)、螺旋纏繞角度的靈敏度分析，得到了合適的參數(shù)范圍。最后，考慮層間接觸、層內(nèi)鋼絲之間接觸，忽略鎧裝鋼絲以內(nèi)所有結(jié)構(gòu)，建立了某8寸非粘結(jié)柔性管道雙層抗拉鎧裝鋼絲模型，闡述了柔性管道鎧裝鋼絲側(cè)曲行為特征，并進行了側(cè)向屈曲臨界荷載對摩擦系數(shù)的靈敏度分析，發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)會影響側(cè)向屈曲模式的關(guān)鍵因素。
　　本文研究工作依托于國家“十二五”863高技術(shù)研究發(fā)展計劃“柔性海底管道關(guān)鍵技術(shù)研究”子課題，本