軸向拉力與外壓作用下管道的結(jié)構(gòu)失效.pdf

1、暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文題名（中英對(duì)照）：軸向拉力與外壓作用下管道的結(jié)構(gòu)失效Structuralfailureofpipelinessubjectedtothecombinedloadsofaxialtensionexternalpressure作者姓名：甘能指導(dǎo)教師姓名及學(xué)位、職稱：薛江紅博士教授學(xué)科、專業(yè)名稱：固體力學(xué)論文提交日期：2014年5月論文答辯日期：2014年6月答辯委員會(huì)主席：論文評(píng)閱人：學(xué)位授予單位和日期：暨南大學(xué)碩士學(xué)位

2、論文I摘要摘要海底管道在靜水壓力作用時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生局部屈曲，直到殼體內(nèi)表面上下兩端接觸，然后形成后屈曲模態(tài)，且在超過(guò)失穩(wěn)壓力值的靜水壓力作用下管道后屈曲模態(tài)就會(huì)沿著管道軸線傳播，使管道壓平崩潰，導(dǎo)致管道部分結(jié)構(gòu)失效，從而會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染以及不可估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。這個(gè)靜水壓力就是屈曲傳播壓力。管道發(fā)生局部屈曲形成后屈曲模態(tài)之時(shí)，管道分為三段：未屈曲段、屈曲傳遞段與屈曲段。海底管道所處環(huán)境復(fù)雜，并非只受均衡外壓作用，還存在拉力、壓力、彎曲等組合作

3、用。本文將考慮海底管道在軸向拉力與外靜水壓力作用下，運(yùn)用非線性大撓度板殼穩(wěn)定性理論，深入剖析研究海底管道局部屈曲失穩(wěn)與屈曲傳播的發(fā)生機(jī)制。本文視管道屈曲傳播過(guò)程為管道后屈曲模態(tài)沿軸向向前勻速移動(dòng)的穩(wěn)定過(guò)程，管道局部后屈曲模態(tài)是屈曲傳播的初始階段。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：首先是將海底管道簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)圓柱殼模型，根據(jù)卡門的扁殼非線性理論，建立基本假定，通過(guò)扁殼微元體靜力平衡，建立管道的基本幾何方程與物理方程。其次分析在軸向拉力與外壓作用下的管

4、道屈曲。從設(shè)定合理的撓度函數(shù)，通過(guò)求解控制方程得出應(yīng)力函數(shù)，應(yīng)用最小勢(shì)能原理獲得管道的后屈曲平衡路徑及屈曲傳遞區(qū)長(zhǎng)度的計(jì)算式。通過(guò)數(shù)值分析獲得軸向拉伸系數(shù)關(guān)于軸向拉力的變化曲線以及管道屈曲承載力與拉力之間的變化曲線.結(jié)果表明管道傳遞區(qū)長(zhǎng)度隨著拉力的增加而增長(zhǎng)。最后以彈性穩(wěn)定性研究所獲得的傳遞區(qū)的位移解為基礎(chǔ)，對(duì)管道屈曲傳播進(jìn)行研究?？紤]管材為線性硬化材料，得到傳遞區(qū)的應(yīng)變分量，運(yùn)用塑性全量理論，求得傳遞區(qū)內(nèi)的彎曲應(yīng)變能與薄膜應(yīng)變能，以及