高溫高壓海底管道橫向熱屈曲機(jī)理及控制措施研究

1 緒論…………………………………………………………… 1
1.1 本書選題背景和意義…………………………………… 1
1.2 高溫海底管道失效案例………………………………… 4
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題…………………………… 6
1.4 本文主要工作……………………………………………21
2 海底管道橫向屈曲的理論研究…………………………………23
2.1 Hobbs’s 解析解……………………………………………23
2.2 橫向屈曲臨界荷載的能量解法…………………………28
2.3 含缺陷管道橫向屈曲臨界荷載…………………………32
2.4 本章小結(jié)…………………………………………………43
3 海底管道橫向屈曲的數(shù)值仿真…………………………………44
3.1 有限元分析的理論基礎(chǔ)…………………………………44
3.2 平坦海床上裸管道非線性有限元模型…………………58
3.3 橫向屈曲管道數(shù)值仿真流程……………………………62
3.4 有限元模型的驗證………………………………………64
3.5 缺陷引入方法的對比分析………………………………69
3.6 橫向屈曲關(guān)鍵影響參數(shù)的敏感性研究…………………72
3.7 管道軸向運動與橫向屈曲的相互作用…………………83
2
3.8 小屈曲間距……………………………………………93
3.9 本章小結(jié)…………………………………………………98
4 平坦海床上裸鋪管道的蛇形鋪設(shè)研究……………………… 100
4.1 蛇形鋪設(shè)管道概述…………………………………… 101
4.2 蛇形鋪設(shè)管道有限元模型及驗證…………………… 104
4.3 兩種鋪管形狀的對比分析…………………………… 105
4.4 蛇形鋪設(shè)管道敏感參數(shù)研究………………………… 106
4.5 蛇形鋪管角度的研究………………………………… 110
4.6 兩個蛇形鋪設(shè)段之間距離的研究…………………… 118
4.7 本章小結(jié)……………………………………………… 119
5 海底管道整體屈曲蛇鋪枕木組合控制措施研究………… 121
5.1 高溫管道屈曲控制措施……………………………… 122
5.2 非線性有限元接觸分析原理………………………… 128
5.3 海床枕木管道非線性有限元接觸模型…………… 132
5.4 “SS 法”研究…………………………………………… 134
5.5 本章小結(jié)……………………………………………… 143
6 結(jié)論與展望…………………………………………………… 144
6.1 本文工作總結(jié)………………………………………… 145
6.2 展望………………………………………………… 148
參考文獻(xiàn)………………………………………………………… 149
附錄隆起屈曲理論推導(dǎo)……………………………………… 165