非粘合柔性软管抵抗径向载荷能力研究

摘要

随着油气开采逐步向深海进军，海洋管道也随之受到了更多关注。非粘合柔性软管相比于传统钢管，抵抗复杂环境载荷能力强，具有良好的顺应性、耐腐属性等，已成为深海油气开发装备中无可替代的必需品。非粘合柔性软管由多层聚合层和金属螺旋层组成，结构复杂，层间存在大量的接触与滑移现象。在软管安装和运行的过程中，会受到安装机械的挤压、深水水外压、管内流体高温高压的载荷，这些载荷对管体的径向承载能力提出了挑战，因此探究软管抵抗径向载荷的能力是有必要的。 本论文着重分析三类软管的径向载荷：压溃载荷、爆破载荷和挤压载荷。首先针对目前的研究现状进行分类调研。然后，直管的抗压溃能力分析中，仅对骨架层进行分析。整理现有的弯曲刚度理论计算方法，对计算得到的不同的临界压溃值进行对比分析；同时利用ANSYS软件建模分析，并讨论初始椭圆度缺陷和摩擦系数对临界压溃值的影响。在弯管的抗压溃能力分析中，理论方面提出一种弯管的临界压溃值理论模型，同时建立了一种数值模拟方法，用来计算弯管的临界压溃值。在抗压铠装层抗爆破能力分析和骨架层抗挤压分析中，整理目前已有的理论模型，并用数值模拟结果与理论结果对比分析；另外运用数值分析方法，讨论初始椭圆度缺陷和摩擦系数对其响应的影响。

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