非粘結(jié)柔性立管作為海洋油氣鉆探工程中的關(guān)鍵設(shè)備,在其安裝和作業(yè)過程中可能遭遇較大的軸向壓縮載荷,從而導(dǎo)致抗拉鎧裝層發(fā)生徑向失效或側(cè)向失效。抗拉鎧裝層的失效會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形,承載能力大幅度下降,可能對(duì)結(jié)構(gòu)安全性和海洋環(huán)境造成重要的影響。本文針對(duì)非粘結(jié)柔性立管在軸向壓縮載荷下的失效問題開展研究,主要內(nèi)容包括:本文采用參數(shù)化建模技術(shù)對(duì)一類6英寸非粘結(jié)柔性立管建立了三維數(shù)值分析模型,采用非線性有限元顯式動(dòng)力分析算法,對(duì)柔性立管的軸向極限承載力問題進(jìn)行分析,分析中計(jì)及了材料非線性、幾何大變形、層間接觸和摩擦等非線性效應(yīng)。對(duì)軸向壓縮載荷下非粘結(jié)柔性立管失效問題,開展了設(shè)計(jì)參數(shù)的定量分析對(duì)比。以抗拉鎧裝層螺旋鋼帶數(shù)目、螺旋鋼帶鋪設(shè)角度、外部聚合物層厚度三個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)為變量進(jìn)行了計(jì)算,研究這三個(gè)變量對(duì)非粘結(jié)柔性立管的失效模式特點(diǎn)和軸向承壓能力的影響。研究了不同的層間摩擦系數(shù)對(duì)柔性立管失效模式和軸向承載力的影響,分析了非粘結(jié)柔性立管在不同管外壓力作用下抗拉鎧裝層軸向壓縮極限承載能力的變化以及螺旋鋼帶失效變形的特點(diǎn)。本文的相關(guān)研究結(jié)果可以為非粘結(jié)柔性立管的設(shè)計(jì)優(yōu)化與安全評(píng)估提供參考。

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 非粘結(jié)柔性立管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    1.3 非粘結(jié)柔性立管典型的失效形式
    1.4 本文主要工作
第二章 非粘結(jié)柔性立管的基本力學(xué)理論
    2.1 概述
    2.2 非粘結(jié)柔性立管理論分析模型
        2.2.1 圓柱殼平衡方程
        2.2.2 矩形截面螺旋鋼帶平衡方程
        2.2.3 抗拉鎧裝層失效理論模型
    2.3 非粘結(jié)柔性立管數(shù)值模型
        2.3.1 完整的數(shù)值分析模型
        2.3.2 簡(jiǎn)化數(shù)值模型
    2.4 非粘結(jié)柔性立管試驗(yàn)研究
    2.5 小結(jié)
第三章 非粘結(jié)柔性立管非線性有限元數(shù)值模型
    3.1 概述
    3.2 有限元模型信息
        3.2.1 幾何與材料屬性
        3.2.2 非線性分析要素
        3.2.3 邊界條件與加載
    3.3 參數(shù)化建模
    3.4 小結(jié)
第四章 抗拉鎧裝層與外部聚合物層設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)立管軸向承載力的影響分析
    4.1 概述
    4.2 螺旋鋼帶數(shù)目的影響
    4.3 螺旋鋼帶鋪設(shè)角度的影響
        4.3.1 有限元模型
        4.3.2 結(jié)果分析
    4.4 外部聚合物層厚度的影響
    4.5 小結(jié)
第五章 柔性立管外壓與摩擦系數(shù)對(duì)軸向承載力的影響分析
    5.1 概述
    5.2 摩擦系數(shù)的影響
    5.3 外壓作用下柔性立管軸向承載能力分析
        5.3.1 有限元模型
        5.3.2 結(jié)果分析
    5.4 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況



本文編號(hào)：4055880