原文传递
水下非粘结柔性管铠装层钢丝屈曲分析
| 论文题名： | 水下非粘结柔性管铠装层钢丝屈曲分析 |
| 关键词： | 水下非粘结柔性管;抗拉铠装层;钢丝;径向屈曲;侧向屈曲 |
| 摘要： | 非粘结柔性管因其成本低廉、泛用性高且在深海环境下表现优异备受海洋工程领域从业者的青睐。非粘结柔性管依据使用功能设计划分了多层结构，其中抗拉铠装层主要用于抵抗轴向拉力。考虑到实际使用环境，管道于设计之初未考虑轴向承压情况。然而，在安装、铺设或极端海况的影响下，管体抗拉铠装层会承受一定的轴向压缩载荷，可能会导致铠装层螺旋缠绕的钢丝发生屈曲变形，引起柔性管局部屈曲失效，降低管道使用寿命甚至直接破坏。因此，对非粘结柔性管的铠装层钢丝屈曲机理进行探究和分析具有一定的理论意义与工程价值。 本文首先开展非粘结柔性管铠装层屈曲的理论分析，结合屈曲的分类准则与柔性管物理模型，将铠装层钢丝屈曲失效模式划分为径向屈曲与侧向屈曲，并针对不同的屈曲失效模式推导出相应的判别准则与临界载荷计算公式;总结影响屈曲失效的重要参数，为后续的数值模型构建、参数敏感性分析提供理论依据。 其次，参考Witz的经典柔性管结构，应用有限元软件ABAQUS构建以六根铠装层钢丝为代表的非粘结柔性管简化模型，模拟铠装层钢丝轴向加载的过程，提取分析过程中的位移、支座反力、应力应变等力学参数，并在此基础上开展铠装层钢丝螺旋缠绕角度、截面半径与层间摩擦系数等参数的敏感性分析，分别整理与归纳铠装层钢丝径向屈曲与侧向屈曲的机理。 最后，为了进一步探究铠装层屈曲失效模式以及影响轴向压缩临界载荷的因素，在数值模拟的基础上，建立符合铠装层钢丝紧密排列的特征的柔性管细化铠装层模型。与简化模型对比验证有效性后，模拟了轴向压缩与扭转等组合工况下铠装层钢丝屈曲失效过程，并重点讨论了不同摩擦系数下抗拉铠装层钢丝屈曲失效模式的过渡。 |
| 作者： | 雷语诺 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王玮;翁振宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
