考虑管土作用的钢悬链线立管动力响应及疲劳分析

摘要

我国有着广阔的大陆架以及丰富的深海石油资源,但由于技术及资金限制原因,一直没有得到较好的开发。随着海洋油气资源的开采逐渐向深海推进,越来越多的新型设备被开发出来以适应深水石油开采的需要,作为其中最典型的深海石油开采管道,钢悬链线立管正在我国的深海石油开采中发挥越来越重要的作用。
　　由于处在恶劣的深海环境中,钢悬链线立管所受的载荷是复杂多变的。本文对钢悬链线立管所受的各种载荷进行了相应的分析与研究,并探讨了钢悬链线立管在各种载荷下的疲劳损伤寿命。
　　首先介绍了钢悬链线立管触地段的管土作用机理以及常用的分析方法,针对各种方法的利弊,选取合适的方法,对不同情况下钢悬链线立管触地段的动力响应进行了分析。
　　其次在考虑钢悬链线立管触地段管土作用的基础上,对钢悬链线立管整体在海洋环境载荷下动力响应及疲劳分析进行了探讨,找出立管上疲劳损伤的敏感点,分别讨论了土体吸力以及土体特征对立管疲劳寿命的影响。
　　再者,对钢悬链线立管涡激振动的机理以及若干重要参数进行了简介,基于涡激振动计算软件SHEAR7,对影响钢悬链线立管涡激疲劳损伤的几个重要参数:顶端张力、弹性模量以及管径进行了分析。
　　最后对立管的裂纹扩展进行了概述,基于单一裂纹扩展率曲线模型,在土吸力有无以及不同土体特征下,对钢悬链线立管上不同点处的裂纹扩展进行了分析,并验证了高载对裂纹扩展迟滞的影响。

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第一章 绪论1.1 课题研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 钢悬链线立管疲劳损伤

1.4 本文研究内容

第二章 管土作用初步探究

2.1 管土作用初步介绍

2.2 管土作用数学模型

2.3 管土作用分析方法简介

2.4 实例分析

2.5 本章小结

第三章 钢悬链线立管触地段动力响应分析

3.1 触地段研究分析进展

3.2 触地段动力响应若干影响因素分析

3.3 触地段动力响应初步分析

3.4 本章小结

第四章 考虑管土作用的钢悬链线立管动力响应分析

4.1 波浪载荷

4.2 海流载荷

4.3 基本理论

4.4 实例分析

4.5 本章小结

第五章 钢悬链线立管涡激疲劳损伤敏感参数研究

5.1 海洋立管涡激振动

5.2 涡激振动的基本参数

5.3 立管涡激振动均方根应力及疲劳寿命计算

5.4 计算结果及分析

5.5 钢悬链线立管涡激疲劳损伤敏感因素分析

5.6 本章小结

第六章 基于裂纹扩展的钢悬链线立管疲劳分析

6.1 疲劳裂纹扩展概述

6.2 裂纹扩展模型

6.3 高载下的裂纹扩展迟滞

6.4 海洋立管表面裂纹扩展分析

6.5 实例分析

6.6 本章小结

第七章 总结及展望

7.1 本文研究工作总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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