非粘結(jié)型柔性管道抗壓潰分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、隨著能源需求的日益增長(zhǎng)及陸地資源開(kāi)采接近尾聲，對(duì)海洋油氣資源的開(kāi)采成為目前國(guó)際能源的熱點(diǎn)。非粘結(jié)型柔性管道作為能源開(kāi)采中的重要輸運(yùn)裝備，對(duì)其設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的研究尤為重要。非粘結(jié)型柔性管道由金屬鎧裝層及聚合物材料功能層非粘結(jié)而成，層間可相互滑動(dòng)。管道鋪設(shè)、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)徑向壓縮失效進(jìn)而導(dǎo)致壓潰失效，而深海應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)壓潰失效，因此要對(duì)非粘結(jié)型柔性管道進(jìn)行抗壓潰分析。
　　本文首先調(diào)研并總結(jié)非粘結(jié)型柔性管道結(jié)構(gòu)形式及其功能和國(guó)內(nèi)外學(xué)者

2、關(guān)于管道抗壓潰分析的研究現(xiàn)狀?；谟邢拊獢?shù)值方法，建立骨架層三維有限元模型，研究徑向壓縮載荷作用下骨架層的力學(xué)行為。同時(shí)將骨架層簡(jiǎn)化為圓環(huán)，推導(dǎo)了圓環(huán)對(duì)徑壓縮剛度的解析公式。搭建了柔性軟管徑向壓縮性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，通過(guò)骨架層試件的徑向壓縮測(cè)試，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。數(shù)值研究還發(fā)現(xiàn)，隨著鋼帶厚度與內(nèi)徑比的增加，骨架層徑向壓縮剛度會(huì)顯著增大。該有限元數(shù)值模型及其分析技術(shù)為柔性管道受徑向壓縮分析和設(shè)計(jì)提供了有效的技術(shù)手段。對(duì)多層結(jié)構(gòu)抗壓

3、潰設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，通過(guò)簡(jiǎn)化的數(shù)值模型研究濕壓潰及干壓潰兩種情形，得出抗壓鎧裝層對(duì)骨架層抗壓潰性能影響很大，同時(shí)抗壓鎧裝層與內(nèi)護(hù)套層之間間隙的大小對(duì)管道抗壓潰性能也有影響，而無(wú)限提高抗壓鎧裝層厚度不能提高結(jié)構(gòu)抗壓潰性能，反而增加了載荷負(fù)擔(dān)及成本。針對(duì)淺水水域提供簡(jiǎn)化的非粘結(jié)型管道設(shè)計(jì)，即淺水經(jīng)濟(jì)型管道，此種管道形式不僅能滿足功能需求同時(shí)節(jié)約了成本。對(duì)一種淺水經(jīng)濟(jì)型管道進(jìn)行數(shù)值與實(shí)驗(yàn)分析其抗壓潰性能，得出能滿足水深要求，同時(shí)驗(yàn)證了前述多層結(jié)構(gòu)