含裂紋海洋立管的疲勞壽命及可靠性分析.pdf

1、海洋立管作為連接海洋平臺(tái)和海底設(shè)備的導(dǎo)管，是油氣開采系統(tǒng)的重要部件，同時(shí)也是薄弱易損的構(gòu)件之一。在內(nèi)部流體和外部環(huán)境載荷的共同作用下，海洋立管難免會(huì)產(chǎn)生各種缺陷和損傷，在缺陷處會(huì)生成裂紋并逐漸擴(kuò)展，最后導(dǎo)致海洋立管發(fā)生斷裂失效和疲勞破壞。海洋立管的失效破壞不僅會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成海洋生態(tài)環(huán)境的破壞。限于人力和物力，不可能對(duì)所有含裂紋缺陷的海洋立管進(jìn)行更換或返修，因此研究裂紋缺陷對(duì)海洋立管疲勞壽命的影響，并對(duì)含裂紋海洋立管的疲勞

2、可靠性進(jìn)行分析，對(duì)保障海洋立管的安全性具有十分重要的實(shí)際意義。本文針對(duì)含裂紋的海洋立管主要做了以下工作:
　　 基于線性波浪理論計(jì)算作用于海洋立管上的波浪力，建立含外表面裂紋海洋立管的有限元模型，采用ANSYS有限元軟件計(jì)算含裂紋海洋立管在內(nèi)壓和波浪力共同作用下的疲勞壽命，分析海洋立管的疲勞壽命隨裂紋長度、裂紋深度、裂紋橢圓率以及裂紋夾角的變化規(guī)律。計(jì)算與分析結(jié)果表明:裂紋長度和裂紋深度的增加都會(huì)使海洋立管的疲勞壽命減小，但裂紋

3、深度對(duì)海洋立管疲勞壽命的影響遠(yuǎn)大于裂紋長度。當(dāng)裂紋深度較小時(shí)，海洋立管疲勞壽命隨裂紋深度的增加而急劇減小;對(duì)于同一深度的裂紋，裂紋橢圓率越大，海洋立管的疲勞壽命越大。當(dāng)海洋立管所含裂紋的參數(shù)相同時(shí)，環(huán)向裂紋對(duì)海洋立管疲勞壽命的影響明顯小于軸向裂紋，即含軸向裂紋的海洋立管更容易發(fā)生疲勞破壞?？傊?，海洋立管的疲勞壽命主要取決于軸向裂紋深度的大小。對(duì)于含兩個(gè)軸向表面裂紋的海洋立管，隨著裂紋之間夾角的增大，裂紋處波浪力與內(nèi)壓相互作用之后產(chǎn)生的等