非粘結(jié)型柔性管道抗壓潰分析與實驗驗證.pdf

1、隨著能源需求的日益增長及陸地資源開采接近尾聲，對海洋油氣資源的開采成為目前國際能源的熱點。非粘結(jié)型柔性管道作為能源開采中的重要輸運裝備，對其設(shè)計及制造技術(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。管道鋪設(shè)、儲運過程中會出現(xiàn)徑向壓縮失效進而導(dǎo)致壓潰失效，而深海應(yīng)用會出現(xiàn)壓潰失效，因此要對非粘結(jié)型柔性管道進行抗壓潰分析。
　　本文首先調(diào)研并總結(jié)非粘結(jié)型柔性管道結(jié)構(gòu)形式及其功能和國內(nèi)外學(xué)者

2、關(guān)于管道抗壓潰分析的研究現(xiàn)狀。基于有限元數(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。同時將骨架層簡化為圓環(huán)，推導(dǎo)了圓環(huán)對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驗測試裝置，通過骨架層試件的徑向壓縮測試，驗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)計提供了有效的技術(shù)手段。對多層結(jié)構(gòu)抗壓

3、潰設(shè)計進行研究，通過簡化的數(shù)值模型研究濕壓潰及干壓潰兩種情形，得出抗壓鎧裝層對骨架層抗壓潰性能影響很大，同時抗壓鎧裝層與內(nèi)護套層之間間隙的大小對管道抗壓潰性能也有影響，而無限提高抗壓鎧裝層厚度不能提高結(jié)構(gòu)抗壓潰性能，反而增加了載荷負擔及成本。針對淺水水域提供簡化的非粘結(jié)型管道設(shè)計，即淺水經(jīng)濟型管道，此種管道形式不僅能滿足功能需求同時節(jié)約了成本。對一種淺水經(jīng)濟型管道進行數(shù)值與實驗分析其抗壓潰性能，得出能滿足水深要求，同時驗證了前述多層結(jié)構(gòu)