具有裂紋損傷的深水立管疲勞斷裂數(shù)值仿真研究.pdf

1、深水油氣勘探和生產(chǎn)活動大大增加,是世界海洋石油天然氣工業(yè)發(fā)展的總趨勢,中國海洋石油總公司已經(jīng)向世界公開招標的深水區(qū)域水深為600～2000m。隨著水深不斷增加,深水開發(fā)技術裝備不斷面臨新的挑戰(zhàn),對于深水生產(chǎn)系統(tǒng)而言,立管系統(tǒng)作為連接水面浮式裝置和海底設備的導管,作用非常關鍵。負載中的深水立管,由于波浪、風以及現(xiàn)場作業(yè)等因素引起的動載荷是非常復雜的,焊接結構的失效控制和可靠性是設計中需要考慮的重要因素。
　　 本文對立管環(huán)縫存在焊

2、接缺陷情況下的斷裂形態(tài)和疲勞壽命進行了有限元分析,對立管焊接前的組對偏差造成的應力集中和疲勞壽命的影響進行了研究和理論驗證。具體內(nèi)容包括：⑴研究了立管環(huán)縫存在焊接缺陷的情況下,不同應力幅、缺陷處于不同位置時對裂紋擴展形態(tài)和疲勞壽命的影響。通過有限元分析表明,裂紋擴展形態(tài)與巴西COPPE/UFRJ的實驗結果相符合。⑵研究了立管在焊接前組對偏差造成的應力集中和對疲勞壽命的影響。結果表明,較大的組對偏差使得應力過于集中,對疲勞壽命的影響不容忽

3、視。⑶對立管系統(tǒng)主要部件、立管接頭主要連接方式進行了介紹。對本文研究內(nèi)容相關的國際上環(huán)焊縫疲勞壽命研究現(xiàn)狀進行了闡述。對海洋SCR立管J型鋪管工藝進行了詳細的說明。⑷對現(xiàn)行國際立管環(huán)縫疲勞標準存在問題進行了分析。指出BS7910標準過于保守,并通過仿真進行了驗證。⑸介紹了現(xiàn)在常用疲勞斷裂軟件。鑒于FRANC3D軟件的教程案例過少,較為詳細的講解了該軟件的操作使用方法。本文通過有限元分析方法對缺陷導致的疲勞、立管組對偏差造成的應力集中進行