軸向拉力與外壓作用下管道的結構失效.pdf

1、暨南大學碩士學位論文題名（中英對照）：軸向拉力與外壓作用下管道的結構失效Structuralfailureofpipelinessubjectedtothecombinedloadsofaxialtensionexternalpressure作者姓名：甘能指導教師姓名及學位、職稱：薛江紅博士教授學科、專業(yè)名稱：固體力學論文提交日期：2014年5月論文答辯日期：2014年6月答辯委員會主席：論文評閱人：學位授予單位和日期：暨南大學碩士學位

2、論文I摘要摘要海底管道在靜水壓力作用時可能會產生局部屈曲，直到殼體內表面上下兩端接觸，然后形成后屈曲模態(tài)，且在超過失穩(wěn)壓力值的靜水壓力作用下管道后屈曲模態(tài)就會沿著管道軸線傳播，使管道壓平崩潰，導致管道部分結構失效，從而會導致環(huán)境污染以及不可估計的經濟損失。這個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，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)生機制。本文視管道屈曲傳播過程為管道后屈曲模態(tài)沿軸向向前勻速移動的穩(wěn)定過程，管道局部后屈曲模態(tài)是屈曲傳播的初始階段。本文的主要研究內容如下：首先是將海底管道簡化為一長圓柱殼模型，根據卡門的扁殼非線性理論，建立基本假定，通過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。從設定合理的撓度函數，通過求解控制方程得出應力函數，應用最小勢能原理獲得管道的后屈曲平衡路徑及屈曲傳遞區(qū)長度的計算式。通過數值分析獲得軸向拉伸系數關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.結果表明管道傳遞區(qū)長度隨著拉力的增加而增長。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，對管道屈曲傳播進行研究?？紤]管材為線性硬化材料，得到傳遞區(qū)的應變分量，運用塑性全量理論，求得傳遞區(qū)內的彎曲應變能與薄膜應變能，以及