海底管線水平向整體屈曲數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年隨著全球海洋石油業(yè)的迅速發(fā)展,海底管線被廣泛應(yīng)用于全球范圍的石油、天然氣開采中。為了防止石蠟堵塞管道,石油、天然氣需要在高溫、高壓條件下輸送,使得管線在溫度荷載和內(nèi)壓荷載的作用下發(fā)生整體屈曲,導(dǎo)致管線發(fā)生破裂,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染與經(jīng)濟損失。目前有關(guān)海底管線變形的監(jiān)測數(shù)據(jù)較少,因此,建立一套完善的數(shù)值模擬方法具有重要的理論意義和實用價值。
　　本文應(yīng)用ABAQUS軟件對海底管線水平向整體屈曲數(shù)值模擬方法進行了詳細論述;創(chuàng)新性的提

2、出了海底管線水平向整體屈曲數(shù)值模擬中引入初始缺陷的方法;提出了四種有限元模擬溫度應(yīng)力下海底管線水平向整體屈曲的方法,并運用這四種方法對工程算例進行了較為系統(tǒng)的分析和對比,將有限元計算結(jié)果與經(jīng)典的缺陷管線水平向屈曲解析解進行了對照;圍繞建模過程,對海底管線水平向整體屈曲影響因素進行了分析對比,通過工程實例,分析了海底管線水平向整體屈曲的多種影響因素,并將每種因素分別在其合理的范圍內(nèi)取值進行有限元計算,對每種因素參數(shù)選取的規(guī)律進行了分析;最

3、后針對數(shù)值模擬中三個關(guān)鍵問題進行了討論。
　　研究表明:四種不同模擬方法得到的管線整體屈曲結(jié)果具有顯著差異。原因在于三維分析模型中考慮了管線的自沉過程以及動力方法考慮了管線變形過程中速度的影響;海底管線水平向整體屈曲受多種因素影響,部分因素影響較為顯著,主要體現(xiàn)在:溫度荷載,管線直徑,管線壁厚等,這些因素取值的變化,對管線屈曲幅值和管線內(nèi)部應(yīng)力都有較為顯著的改變;管線數(shù)值模擬中,模型邊界的選取與計算長度的選取存在密切關(guān)聯(lián),不同的邊