復(fù)雜荷載組合作用深水海底管道的非對稱屈曲及失穩(wěn)研究.pdf

1、近年來，隨著能源需求的增長，世界范圍內(nèi)海洋油氣資源的勘探與開發(fā)不斷地邁向深水和超深水區(qū)域，深水惡劣的海洋環(huán)境決定了鋪管過程具有不可預(yù)見的高風(fēng)險性。在深水海底管道鋪設(shè)過程中，管道將受到軸向拉力、彎曲變形以及外部巨大靜水壓力的共同作用。復(fù)雜荷載組合作用下，位于托管架上及觸底點(diǎn)附近的管道因受到較大彎曲作用可能發(fā)生局部屈曲。因此，結(jié)合深水海底管道的實(shí)際鋪設(shè)過程，開展復(fù)雜荷載組合作用下深水海底管道的非對稱屈曲理論分析及失穩(wěn)機(jī)理研究具有重要的工程意

2、義。
　　本文在詳細(xì)分析深水海底管道鋪設(shè)過程受力特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對復(fù)雜荷載組合作用下具有任意初始幾何缺陷管道的非對稱屈曲問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的研究。主要研究工作概述為以下幾個方面:
　　(1)結(jié)合深水海底管道鋪設(shè)過程的實(shí)際受力特點(diǎn)，提出了基于非線性環(huán)理論、材料的彈塑性本構(gòu)關(guān)系、虛功方程和Newton-Raphson迭代法的海底管道非對稱屈曲理論模型。該模型可以考慮軸向和環(huán)向變形、截面初始幾何缺陷、材料非線性、復(fù)雜的加載條件和

3、路徑等因素對管道屈曲失穩(wěn)的影響。
　　(2)采用通用有限元軟件ABAQUS，建立了管道在彎曲和軸向拉力以及軸向拉力、彎曲和靜水壓力組合作用下三維有限元數(shù)值模型，分析了管道的受力性能以及相應(yīng)的屈曲響應(yīng)。數(shù)值模型結(jié)果與理論結(jié)果較好的一致性驗(yàn)證了理論方法可行性和精確性。
　　(3)基于非對稱屈曲理論模型，對不同加載路徑、荷載組合、管道徑厚比、初始幾何缺陷、材料性能等影響管道屈曲失穩(wěn)的重要因素進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析，并對這些參數(shù)的影響