發(fā)布時間：2017-12-10 17:12

  本文關鍵詞：海底管道熱屈曲及管土相互作用研究

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【摘要】：自20世紀70年代以來,深海石油開發(fā)成為石油工業(yè)的一個重要前沿陣地。在墨西哥灣、巴西以及西非等地的深海石油開發(fā)已取得了重大的進展。我國目前正在開發(fā)東海油氣田,在南海1000米水深范圍內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣資源。隨著海上石油工業(yè)向越來越深的海域推進,管道工作壓力不斷增大,其設計溫度普遍達到或超過1000C,海床摩擦力約束管道受熱膨脹會導致管道中產(chǎn)生巨大的軸向壓力,進而發(fā)生整體熱屈曲。屈曲破壞是當前造成海底管道破壞的主要因素之一。 目前關于海底管道整體熱屈曲的研究主要包括兩個方面,第一是管道在熱應力作用下的整體結構響應,第二是管道整體熱屈曲過程中管土相互作用的機制和模擬方法。本文圍繞以上兩個方面展開研究：從解析和數(shù)值的角度,對海底管道整體熱屈曲理論進行了補充和完善；通過有限元數(shù)值方法,研究了管土相互作用過程中土體破壞模式的變化,對現(xiàn)有管土相互作用模型的適用范圍進行了分析和討論。 本文在管道整體熱屈曲和管土相互作用方面完成了以下工作： 1.提出了外力觸發(fā)管道豎向熱屈曲和側(cè)向熱屈曲的理論模型,給出了觸發(fā)力和管道臨界屈曲溫度,臨界屈曲軸力之間的關系。 2.建立了管道在軟弱海床上豎向熱屈曲的理論模型,分析了海床抗力對管道熱屈曲臨界溫度、幅值以及內(nèi)力等的影響。 3.建立了管墊法和浮力發(fā)觸發(fā)管道側(cè)向熱屈曲的理論模型,分析了海床側(cè)向剛度對管墊高度和浮力大小設計取值的影響。 4.通過有限元數(shù)值模擬,研究了管道熱屈曲過程的動力響應,分析了管道初始幾何缺陷、管土相互作用參數(shù)、管道材料非線性對管道熱屈曲動力過程的影響。 5.通過有限元數(shù)值模擬,研究了管土大變形豎向和側(cè)向相互作用機制。分析討論了管土相互作用過程中土體破壞模式的變化,提出了新的土體破壞模式。同時,對現(xiàn)有管土相互作用模型的適用范圍進行了討論。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TE973;P756.2

【參考文獻】

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1 劉羽霄;高溫/高壓海底管道橫向熱屈曲機理及控制措施研究[D];大連理工大學;2010年

2 袁峰;深海管道鋪設及在位穩(wěn)定性分析[D];浙江大學;2013年

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本文編號：1275255