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层间摩擦系数对非黏结柔性管抗拉铠装层轴压屈曲失效模式的影响研究
1
作者 马维林 田浩宇 +4 位作者 刘栋杰 孙大林 徐朋朋 王双 杨永春 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期60-68,共9页
在柔性管运输、铺设安装和服役过程中,由于其抗拉铠装层钢带为柔性细长螺旋结构,当外部载荷超过临界值时,抗拉铠装层钢带容易发生屈曲失效。考虑非线性材料、几何大变形、层间接触和摩擦等非线性效应的影响,运用ABAQUS有限元软件建立了6... 在柔性管运输、铺设安装和服役过程中,由于其抗拉铠装层钢带为柔性细长螺旋结构,当外部载荷超过临界值时,抗拉铠装层钢带容易发生屈曲失效。考虑非线性材料、几何大变形、层间接触和摩擦等非线性效应的影响,运用ABAQUS有限元软件建立了63.5mm典型非黏结柔性管8层完整结构模型,研究了在抗拉铠装层不同层间摩擦系数的情况下,非黏结柔性管在轴向压缩载荷作用下的力学性能和屈曲失效模式。研究结果表明,层间摩擦系数对非黏结柔性管的抗压刚度和抗拉铠装层屈曲失效模式有较大影响,层间摩擦系数以0.1和0.2为分界点,抗压刚度和屈曲失效模式均呈现出“三段式”变化规律。研究成果可为海洋非黏结柔性管的结构设计和屈曲失效评估提供技术参考。 展开更多
关键词 非黏结柔性管 抗拉铠装层 屈曲失效模式 轴向压缩载荷 层间摩擦系数
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非黏结柔性管骨架层径向抗压能力计算方法
2
作者 祝效华 雷清龙 +1 位作者 孟宇 崔晓轩 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期410-419,共10页
骨架层作为非黏结柔性管抗径向压力层,其性能决定了柔性管的安装性能和作业深度。但由于骨架层结构复杂,传统方法难以准确计算其抗压性能。通过骨架层截面等效方法,并利用压缩试验、三维及二维有限元方法和理论方法分析了骨架层的压缩... 骨架层作为非黏结柔性管抗径向压力层,其性能决定了柔性管的安装性能和作业深度。但由于骨架层结构复杂,传统方法难以准确计算其抗压性能。通过骨架层截面等效方法,并利用压缩试验、三维及二维有限元方法和理论方法分析了骨架层的压缩性能。计算结果表明:(1)在对径压缩刚度分析中,三维有限元方法与试验结果误差为8.29%,截面等效的理论方法与试验结果误差为1.86%;(2)在均匀压缩临界载荷分析中,使用有限元方法并计入骨架层塑性参数才能获得准确的临界压溃载荷,三维有限元方法及截面等效的二维有限元方法与试验结果的误差分别为1.18%和0.88%。研究结果表明,骨架层压缩模型及骨架层截面等效方法具备实用性,能为骨架层设计及性能评估提供简便、可靠的方法。 展开更多
关键词 非黏结柔性管 骨架层等效 径向压缩试验 有限元方法 理论方法 对径压缩刚度 临界压溃载荷
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非黏结柔性立管骨架层失效数值计算方法 被引量：11
3
作者 任少飞 唐文勇 薛鸿祥 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期466-471,共6页
计入骨架层铺设角度、初始椭圆度、材料非线性,对相邻表面分别采用黏结耦合、摩擦系数不为零的库伦摩擦和光滑摩擦3种接触条件,基于ABAQUS研究了一类非黏结柔性立管骨架层在均匀外压和对径压缩力下的失效特性.计算结果表明:骨架层相邻... 计入骨架层铺设角度、初始椭圆度、材料非线性,对相邻表面分别采用黏结耦合、摩擦系数不为零的库伦摩擦和光滑摩擦3种接触条件,基于ABAQUS研究了一类非黏结柔性立管骨架层在均匀外压和对径压缩力下的失效特性.计算结果表明:骨架层相邻表面间接触条件对失效特性影响较大;铺设角度对骨架层失效特性的影响可忽略不计;计入初始椭圆度和材料非线性后,均匀外压下骨架层临界压溃值大幅降低,对径压缩力下径向位移大幅增大.文中数值方法可弥补理论方法无法计入上述因素对骨架层失效特性影响的缺陷. 展开更多
关键词 非黏结柔性立管 骨架层 失效 材料非线性 初始椭圆度
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基于OrcaFlex的海洋柔性管水动力分析
4
作者 章仲怡 《中国修船》 2024年第1期54-57,共4页
柔性管水动力分析的准确性与保守性直接影响着其疲劳性能计算。文章针对一种非黏结性柔性管,通过OrcaFlex对其进行整体水动力分析,得到载荷曲线;并通过波浪筛选提取典型波浪工况,将其施加到OrcaFlex分析模型中,得到了柔性管各位置处的... 柔性管水动力分析的准确性与保守性直接影响着其疲劳性能计算。文章针对一种非黏结性柔性管,通过OrcaFlex对其进行整体水动力分析,得到载荷曲线;并通过波浪筛选提取典型波浪工况,将其施加到OrcaFlex分析模型中,得到了柔性管各位置处的载荷响应;最后提取了柔性管的最大弯矩和拉伸力数据,为下一步疲劳性能计算提供了数据支持。 展开更多
关键词 非黏结性柔性管 力学响应分析 OrcaFlex 弯矩 轴向拉伸力
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轴压下非黏结柔性立管响应特性的数值计算方法 被引量：6
5
作者 任少飞 唐文勇 薛鸿祥 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期565-569,582,共6页
为避免传统数值方法对非黏结柔性立管骨架层和抗压铠装层简化导致其应力计算不准确的问题,给出了非黏结柔性立管响应特性的一种数值计算方法,计入骨架和抗压铠装层实际截面形状及层间相互作用,既能保持各层几何形状与真实形状高度一致,... 为避免传统数值方法对非黏结柔性立管骨架层和抗压铠装层简化导致其应力计算不准确的问题,给出了非黏结柔性立管响应特性的一种数值计算方法,计入骨架和抗压铠装层实际截面形状及层间相互作用,既能保持各层几何形状与真实形状高度一致,又具有高效、高精度的特点,能够有效模拟骨架和抗压铠装层受力、失效及层间接触.计算了8层非黏结柔性立管在轴向压缩载荷下的响应特性,结果表明:数值解与理论值吻合较好;承受压缩载荷的主要为拉伸铠装层;非黏结柔性立管抗压刚度远小于抗拉刚度;立管顶端边界条件对轴向压缩性能影响不大. 展开更多
关键词 非黏结柔性立管 压缩 接触 准静态 数值计算方法
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非黏结柔性立管弯曲滞回性能影响参数敏感性分析 被引量：1
6
作者 初壮 郭海燕 +2 位作者 刘震 贾越均 顾洪禄 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期113-119,133,共8页
为了研究非黏结柔性立管的弯曲性能本文基于ANSYS Workbench有限元软件,考虑层间摩擦,通过建立非黏结柔性立管的三维有限元简化模型计算其弯曲刚度,将弯曲刚度的数值模拟结果与实验结果进行对比,验证了本文模型的正确性,进一步将摩擦系... 为了研究非黏结柔性立管的弯曲性能本文基于ANSYS Workbench有限元软件,考虑层间摩擦,通过建立非黏结柔性立管的三维有限元简化模型计算其弯曲刚度,将弯曲刚度的数值模拟结果与实验结果进行对比,验证了本文模型的正确性,进一步将摩擦系数、内压大小、拉力大小、螺旋角度等参数对弯曲迟滞现象的影响进行了敏感性分析。结果表明:立管简化分析模型与实验结果相吻合,随摩擦系数取值的增大,全滑移阶段和滞回阶段弯曲刚度增加;随内压增大,刚度变化率出现明显的变大,后趋于稳定;拉力的存在显著增加了非黏结柔性立管弯曲刚度;螺旋角度的增大对立管全滑动阶段与滞回阶段弯曲刚度的影响较小。 展开更多
关键词 非黏结柔性立管 弯曲刚度 ANSYS Workbench有限元软件 迟滞特性 敏感性分析
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非黏结性柔性海管安装和运行风险分析及控制措施 被引量：1
7
作者 王东 代志双 高凌霄 《辽宁化工》 CAS 2020年第7期863-864,871,共3页
分析了非黏结性柔性管在安装铺设和运行使用中存在的风险,对存在的风险因素提出了相应的控制措施,并根据非黏结性柔性管道的结构特点提出了保证安全平稳运行的建议和方法。
关键词 非黏结性柔性管 铺设 运行 风险
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非黏结柔性立管内部骨架层失效研究进展 被引量：1
8
作者 徐孝轩 李文博 +2 位作者 程子云 罗晓兰 段梦兰 《石油机械》 北大核心 2018年第8期48-54,59,共8页
非黏结柔性立管是水下生产系统的重要组成部分,骨架层作为非黏结柔性立管最内层的运输通道,一旦失效将对整个立管结构产生破坏,给海洋油气生产系统带来巨大的经济损失。骨架层主要失效方式分为径向压溃失效与轴向撕裂失效2种。分析了骨... 非黏结柔性立管是水下生产系统的重要组成部分,骨架层作为非黏结柔性立管最内层的运输通道,一旦失效将对整个立管结构产生破坏,给海洋油气生产系统带来巨大的经济损失。骨架层主要失效方式分为径向压溃失效与轴向撕裂失效2种。分析了骨架层径向压溃失效与轴向撕裂失效的机理,基于理论模型,对骨架层失效的国内外研究现状进行归纳总结,并提出以下建议:建立骨架层轴向失效理论模型及完整立管模型;在多载荷作用下对骨架层进行研究分析,完善并简化其等效模型;对不同立管结构进行更多的失效试验。 展开更多
关键词 非黏结柔性立管 骨架层 径向压溃 轴向撕裂 失效
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含复合材料结构的非黏结柔性立管弯曲特性
9
作者 刘庆升 薛鸿祥 +1 位作者 袁昱超 唐文勇 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1247-1255,共9页
非黏结柔性立管常用于将海底油气资源输送到平台,有时因设计需要会包含复合材料圆柱壳层结构.以一类8层的非黏结柔性立管为研究对象,分析了含有复合材料圆柱壳层结构的非黏结柔性立管的弯曲特性.提出了一种作用于非黏结柔性立管的轴对... 非黏结柔性立管常用于将海底油气资源输送到平台,有时因设计需要会包含复合材料圆柱壳层结构.以一类8层的非黏结柔性立管为研究对象,分析了含有复合材料圆柱壳层结构的非黏结柔性立管的弯曲特性.提出了一种作用于非黏结柔性立管的轴对称载荷和弯曲载荷联合作用的理论模型,同时建立了计及详细几何特性的非黏结柔性立管数值模型进行了验证.分析了两种典型复合材料及其纤维体积分数对非黏结柔性立管弯曲特性的影响.理论与数值结果吻合较好,计算结果表明:非黏结柔性立管的弯曲特性受复合材料圆柱壳层轴向弹性模量影响较大,轴向弹性模量较大的复合材料会较大地增强完全滑移阶段的非黏结柔性立管的弯曲刚度.非黏结柔性立管的轴向抗拉刚度和完全滑移阶段的弯曲刚度都随着复合材料圆柱壳层的纤维体积分数增大,接近线性增强. 展开更多
关键词 非黏结柔性立管 复合材料 圆柱壳层 弯曲刚度 纤维体积分数
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含复合铠装层的非黏结柔性立管轴对称载荷响应 被引量：1
10
作者 马金生 刘军鹏 +2 位作者 张焕瑞 张嘉毓 段梦兰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期477-485,I0001,共10页
针对新型含复合材料铠装层的非黏结柔性立管,推导了各向异性复合材料拉力铠装层在内、外压和轴拉力作用下的控制方程,且考虑了载荷作用下可能出现的层间间隙,建立了非黏结柔性立管的轴对称载荷响应模型。采用循环验证算法求解,获得了管... 针对新型含复合材料铠装层的非黏结柔性立管,推导了各向异性复合材料拉力铠装层在内、外压和轴拉力作用下的控制方程,且考虑了载荷作用下可能出现的层间间隙,建立了非黏结柔性立管的轴对称载荷响应模型。采用循环验证算法求解,获得了管道的抗拉刚度、抗扭刚度、层间压力、层间间隙等重要参数。建立了有限元仿真模型,验证了理论模型的可靠性。算例研究表明:层间间隙出现在螺旋层与圆筒层之间,不考虑间隙时,抗拉刚度的预测值较高;相较于传统的钢质铠装层柔性管,复合铠装层管的抗拉刚度以及抗扭刚度均更大,且抗拉刚度随着管外压力增大而降低程度更小,复合铠装层在柔性立管的应用中能够达到铠装层的刚度性能要求。 展开更多
关键词 非黏结柔性立管 复合铠装层 层间间隙 轴对称载荷响应
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