海洋立管疲勞強(qiáng)度分析及檢測(cè)方案設(shè)計(jì).pdf

1、海洋立管是連接海上平臺(tái)和海底油井的關(guān)鍵設(shè)備。海洋立管在安裝和實(shí)際作業(yè)過(guò)程中受到外部環(huán)境動(dòng)載荷的作用，長(zhǎng)期面臨著疲勞失效的風(fēng)險(xiǎn)。立管的疲勞損傷主要是由所受的各種交變應(yīng)力引起的，這些交變應(yīng)力使立管內(nèi)部和表面產(chǎn)生裂紋并發(fā)生擴(kuò)展，最終造成立管的疲勞斷裂，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。為了準(zhǔn)確預(yù)報(bào)并提高海洋立管的疲勞壽命，需要進(jìn)行疲勞性能分析，并進(jìn)行相關(guān)疲勞試驗(yàn)，由疲勞試驗(yàn)所得參數(shù)預(yù)測(cè)立管的疲勞壽命，進(jìn)行立管的抗疲勞設(shè)計(jì)。立管實(shí)尺度疲勞試驗(yàn)克服了之前模

2、型試驗(yàn)的缺點(diǎn)，消除了尺寸效應(yīng)、殘余應(yīng)力等的影響，更真實(shí)地反映了立管中裂紋擴(kuò)展的實(shí)際情況，得到了廣泛的應(yīng)用。立管測(cè)試中較通用的做法的是軸向拉伸疲勞試驗(yàn)和共振彎曲疲勞試驗(yàn)，前者主要用于立管的材料試驗(yàn)，后者主要應(yīng)用于立管的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴調(diào)研了國(guó)內(nèi)外立管全尺寸疲勞試驗(yàn)的技術(shù)現(xiàn)狀，概括各疲勞試驗(yàn)方法和試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，并匯總國(guó)外已進(jìn)行的立管全尺寸疲勞試驗(yàn)結(jié)果，為之后的疲勞試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。⑵運(yùn)用ANSYS有限元

3、分析方法對(duì)立管進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，研究海洋立管在海洋環(huán)境載荷中的響應(yīng)，從應(yīng)力和形變角度對(duì)立管靜強(qiáng)度及疲勞性能進(jìn)行分析，模擬分析結(jié)果將為物理模型試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)參考，并與疲勞試驗(yàn)最終結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)試驗(yàn)的可靠性。⑶在國(guó)內(nèi)外立管全尺寸疲勞試驗(yàn)基礎(chǔ)上，參照相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)出一套疲勞檢測(cè)方案。試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)包括試驗(yàn)加載方式設(shè)計(jì)、試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算、試驗(yàn)具體流程、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與處理、疲勞壽命計(jì)算與預(yù)測(cè)以及試驗(yàn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。疲勞試驗(yàn)完成后進(jìn)行解剖試驗(yàn)用于結(jié)構(gòu)的破壞