海底管道的失效及可靠度分析.pdf

1、海底管道是海洋油氣運輸的核心，因而其安全問題越來越受到關注。海底管道在實際運行過程中，受到如海水沖擊等各種載荷、腐蝕及環(huán)境的影響，會到導致管道失效。因此研究海底管道的失效問題具有一定的工程應用價值。本文借助于有限元軟件和Matlab工具編程，采用數值模擬的方法對海底管道的失效問題展開分析，并根據實測數據對管道受腐蝕時的失效概率進行評估。具體研究內容如下:
　　建立一種懸跨崎嶇海床上的海底管道在海底環(huán)境下失穩(wěn)變形的有限元模型?？紤]海

2、底管道受重力和水流沖擊下環(huán)境，采用有限元數值模擬的方法計算海底管道的最大位移，最大應力和最大應變。并分析管道在受不同水流速度的沖擊下穩(wěn)態(tài)振動及瞬態(tài)振動對海底管道失穩(wěn)或失效的影響。數值結果表明，管道的最大位移、應力和應變在瞬態(tài)情況下比穩(wěn)態(tài)情況下大，且與管道長度都近似呈二次曲線關系。
　　建立一種含表面半橢圓裂紋管道斷裂和疲勞失效的有限元計算模型，提出一種提高海底管道疲勞壽命的局部表面納米化方法。通過數值模擬，計算出在不同大小載荷下，

3、管道裂紋尖端的J積分及管道的疲勞壽命。在此基礎上，對管道疲勞裂紋尖端附近采用一定特殊方式的表面納米化。計算結果顯示，在同樣情況下，管道裂紋尖端的J積分有一定程度降低，說明可達到一定程度的止裂效果;同時，海底管道的疲勞壽命有很大提升，即可延長管道使用壽命。
　　針對具體工程問題，采用歸一型HL-RF法對海底管道受腐蝕的可靠度展開分析，得到相關的失效概率。根據管道長度，管道厚度，腐蝕裂紋長度及裂紋深度和管道內壁壓力的概率分布（均值和變