海洋立管疲勞強(qiáng)度分析及檢測方案設(shè)計.pdf

1、海洋立管是連接海上平臺和海底油井的關(guān)鍵設(shè)備。海洋立管在安裝和實際作業(yè)過程中受到外部環(huán)境動載荷的作用，長期面臨著疲勞失效的風(fēng)險。立管的疲勞損傷主要是由所受的各種交變應(yīng)力引起的，這些交變應(yīng)力使立管內(nèi)部和表面產(chǎn)生裂紋并發(fā)生擴(kuò)展，最終造成立管的疲勞斷裂，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。為了準(zhǔn)確預(yù)報并提高海洋立管的疲勞壽命，需要進(jìn)行疲勞性能分析，并進(jìn)行相關(guān)疲勞試驗，由疲勞試驗所得參數(shù)預(yù)測立管的疲勞壽命，進(jìn)行立管的抗疲勞設(shè)計。立管實尺度疲勞試驗克服了之前模

2、型試驗的缺點(diǎn)，消除了尺寸效應(yīng)、殘余應(yīng)力等的影響，更真實地反映了立管中裂紋擴(kuò)展的實際情況，得到了廣泛的應(yīng)用。立管測試中較通用的做法的是軸向拉伸疲勞試驗和共振彎曲疲勞試驗，前者主要用于立管的材料試驗，后者主要應(yīng)用于立管的結(jié)構(gòu)試驗。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴調(diào)研了國內(nèi)外立管全尺寸疲勞試驗的技術(shù)現(xiàn)狀，概括各疲勞試驗方法和試驗機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，并匯總國外已進(jìn)行的立管全尺寸疲勞試驗結(jié)果，為之后的疲勞試驗方案設(shè)計提供技術(shù)參考。⑵運(yùn)用ANSYS有限元

3、分析方法對立管進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，研究海洋立管在海洋環(huán)境載荷中的響應(yīng)，從應(yīng)力和形變角度對立管靜強(qiáng)度及疲勞性能進(jìn)行分析，模擬分析結(jié)果將為物理模型試驗提供數(shù)據(jù)參考，并與疲勞試驗最終結(jié)果進(jìn)行對比，檢驗試驗的可靠性。⑶在國內(nèi)外立管全尺寸疲勞試驗基礎(chǔ)上，參照相關(guān)規(guī)范設(shè)計出一套疲勞檢測方案。試驗方案設(shè)計包括試驗加載方式設(shè)計、試驗參數(shù)計算、試驗具體流程、試驗數(shù)據(jù)的獲取與處理、疲勞壽命計算與預(yù)測以及試驗過程的實時監(jiān)測。疲勞試驗完成后進(jìn)行解剖試驗用于結(jié)構(gòu)的破壞