本文關(guān)鍵詞：土體約束力對埋置管線豎向屈曲的影響

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【摘要】：全球的海洋石油產(chǎn)業(yè)正處于一個蓬勃發(fā)展期間,與此同時海底管線的應用越來越廣泛。因管線破壞帶來的一系列問題也引起了重視。管線在運行過程中通常會受到地表運動及溫度荷載的影響。當溫度改變量較大時,會引起足夠大能使管線屈曲的軸向應力,最終使管線發(fā)生屈曲破壞。因此本文先進行了模型試驗得到不同埋置深度下松砂的抗拔力-位移曲線,并結(jié)合已有密砂試驗結(jié)果,針對不同的土體中埋置管線在溫度變化作用下的豎向屈曲特性進行了數(shù)值計算。論文的主要內(nèi)容有：(1)進行了松砂中管線在不同埋深下的上拔試驗,且上拔分為單調(diào)荷載和循環(huán)荷載兩大類。在上拔行程中利用PIV圖像識別技術(shù)觀測單調(diào)加載和循環(huán)加載作用下土體的破壞過程以及砂土的流動機制。(2)建立埋置管線豎向屈曲的三維有限元計算模型,分析不同土體約束力對埋置管線在溫度作用下豎向屈曲的影響。其中管線模型采用彈塑性、各向同性的梁單元,土體對管線的約束力采用豎向承壓、豎向抗拔和軸向彈簧進行模擬,彈簧的應力應變關(guān)系采用模型試驗所得結(jié)果。計算結(jié)果表明,土體的約束條件對管線的屈曲產(chǎn)生重要影響。
【關(guān)鍵詞】：埋置海底管線 土體彈簧 豎向屈曲 溫度荷載 抗拔力
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU990.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究背景及研究意義8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 埋置管線豎向抗拔力研究近況9-11
• 1.2.2 溫度作用下管土之間相互作用研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 海底管線常用的設(shè)計規(guī)范12-13
• 1.3 論文的研究目的和主要工作13-15
• 2 松砂中埋置管線抗拔力模型試驗研究15-39
• 2.1 引言15
• 2.2 模型試驗方法和過程15-18
• 2.2.1 實驗設(shè)備15-16
• 2.2.2 砂土試樣參數(shù)16-17
• 2.2.3 力傳感器和液壓伺服加載系統(tǒng)17-18
• 2.2.4 圖像采集與分析系統(tǒng)18
• 2.3 試驗工況以及步驟18-21
• 2.3.1 試驗工況18-19
• 2.3.2 試驗步驟19-21
• 2.4 松砂中埋置管線的抗拔力特性以及流動機制分析21-31
• 2.4.1 摩擦力分析21-24
• 2.4.2 管線抗拔力-位移曲線的研究24-31
• 2.5 循環(huán)荷載模型試驗結(jié)果與分析31-38
• 2.5.1 試驗工況介紹31-32
• 2.5.2 抗拔力-位移關(guān)系分析32-35
• 2.5.3 循環(huán)荷載下土體流動機制分析35-38
• 2.6 小結(jié)38-39
• 3 埋置管線豎向屈曲有限元分析模型39-48
• 3.1 引言39
• 3.2 簡化的土彈簧模型39-42
• 3.2.1 承壓彈簧39-40
• 3.2.2 上部彈簧40-41
• 3.2.3 軸向彈簧41-42
• 3.2.4 水平向彈簧42
• 3.3 管線模型42-44
• 3.3.1 管線單元屬性42-43
• 3.3.2 管線材料屬性43-44
• 3.4 管線遠端約束的確定44-47
• 3.5 內(nèi)部壓強對管線的影響47
• 3.6 小結(jié)47-48
• 4 有限元分析結(jié)果48-56
• 4.1 引言48
• 4.2 彈簧單元的驗算48-50
• 4.3 相同密度不同埋設(shè)率下的豎向屈曲對比50-52
• 4.4 相同埋設(shè)率不同密度下的豎向屈曲對比52-53
• 4.5 中密砂與不同類型土體彈簧的比較53-54
• 4.6 松砂與不同類型土體彈簧的比較54-55
• 4.7 小結(jié)55-56
• 5 結(jié)論與展望56-58
• 5.1 結(jié)論56-57
• 5.2 展望57-58
• 參考文獻58-61
• 致謝61-62

【參考文獻】

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本文編號：948256