復雜荷載組合作用深水海底管道的非對稱屈曲及失穩(wěn)研究.pdf

1、近年來，隨著能源需求的增長，世界范圍內海洋油氣資源的勘探與開發(fā)不斷地邁向深水和超深水區(qū)域，深水惡劣的海洋環(huán)境決定了鋪管過程具有不可預見的高風險性。在深水海底管道鋪設過程中，管道將受到軸向拉力、彎曲變形以及外部巨大靜水壓力的共同作用。復雜荷載組合作用下，位于托管架上及觸底點附近的管道因受到較大彎曲作用可能發(fā)生局部屈曲。因此，結合深水海底管道的實際鋪設過程，開展復雜荷載組合作用下深水海底管道的非對稱屈曲理論分析及失穩(wěn)機理研究具有重要的工程意

2、義。
　　本文在詳細分析深水海底管道鋪設過程受力特點的基礎上，對復雜荷載組合作用下具有任意初始幾何缺陷管道的非對稱屈曲問題進行了較為系統(tǒng)深入的研究。主要研究工作概述為以下幾個方面:
　　(1)結合深水海底管道鋪設過程的實際受力特點，提出了基于非線性環(huán)理論、材料的彈塑性本構關系、虛功方程和Newton-Raphson迭代法的海底管道非對稱屈曲理論模型。該模型可以考慮軸向和環(huán)向變形、截面初始幾何缺陷、材料非線性、復雜的加載條件和

3、路徑等因素對管道屈曲失穩(wěn)的影響。
　　(2)采用通用有限元軟件ABAQUS，建立了管道在彎曲和軸向拉力以及軸向拉力、彎曲和靜水壓力組合作用下三維有限元數值模型，分析了管道的受力性能以及相應的屈曲響應。數值模型結果與理論結果較好的一致性驗證了理論方法可行性和精確性。
　　(3)基于非對稱屈曲理論模型，對不同加載路徑、荷載組合、管道徑厚比、初始幾何缺陷、材料性能等影響管道屈曲失穩(wěn)的重要因素進行了參數敏感性分析，并對這些參數的影響