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

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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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新型非黏结柔性管接头的设计和分析研究 被引量：6

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作者 杨保成 迟明 +2 位作者 王少鹏 朱克强 张宗政 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2016年第6期118-122,共5页

针对传统非黏结柔性管接头安装时,由外管套扣压变形而引起的接头排气孔变形问题,研制了新型非黏结柔性管接头,不仅避免了排气孔的变形,而且提高了排气孔处的结构强度。运用ABAQUS有限元分析软件对管接头的扣压过程进行仿真分析,通过对... 针对传统非黏结柔性管接头安装时,由外管套扣压变形而引起的接头排气孔变形问题,研制了新型非黏结柔性管接头,不仅避免了排气孔的变形,而且提高了排气孔处的结构强度。运用ABAQUS有限元分析软件对管接头的扣压过程进行仿真分析,通过对比分析结果,验证了新型管接头的结构设计合理有效,从而为非黏结柔性管接头设计提供技术参考。 展开更多

关键词 局部结构强度 可靠性 非黏结柔性管接头 排气孔

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考虑轴向荷载和外压影响的非黏结柔性管道骨架层失效分析 被引量：2

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作者 陈严飞 刘昊 +5 位作者 曹静 孙伟栋 覃雯琪 阎宇峰 何明畅 宗优 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第1期125-133,共9页

非黏结柔性管道骨架层由不锈钢材料互锁缠绕而成,主要用于抵抗外压防止软管发生压溃失效。骨架层失效是柔性软管故障的最大风险,骨架层失效模式主要分为压溃失效和拉伸失效。采用非线性有限元方法并且考虑几何大变形、材料非线性、接触... 非黏结柔性管道骨架层由不锈钢材料互锁缠绕而成,主要用于抵抗外压防止软管发生压溃失效。骨架层失效是柔性软管故障的最大风险,骨架层失效模式主要分为压溃失效和拉伸失效。采用非线性有限元方法并且考虑几何大变形、材料非线性、接触和摩擦等非线性效应的影响,对"S"型骨架层结构建立三维有限元模型,进行了单外压作用下的压溃失效分析和单一轴向拉力作用下的拉伸失效分析,而后开展轴向拉力和外压载荷组合作用下骨架层压溃失效分析。结果表明轴向拉力会一定程度上降低骨架层压溃承载力,相关结论可以为柔性软管结构设计和完整性评价提供参考。 展开更多

关键词 非黏结柔性管道 骨架层 轴向极限承载力 压溃失效 压溃压力

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非黏结柔性管道抗拉铠装层腐蚀机理与安全评价研究进展 被引量：2

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作者 陈严飞 江楠 +3 位作者 何明畅 侯富恒 王春莎 张左旻 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第4期178-188,共11页

非黏结柔性管道是海洋油气开发的重要装备,在海水环境中,抗拉铠装层发生腐蚀会对安全运行产生严重威胁,因此明确抗拉铠装层腐蚀机理、对柔性管道的检测和对抗拉铠装层的腐蚀评估十分重要。抗拉铠装层腐蚀与环空的气体环境和水环境有关,... 非黏结柔性管道是海洋油气开发的重要装备,在海水环境中,抗拉铠装层发生腐蚀会对安全运行产生严重威胁,因此明确抗拉铠装层腐蚀机理、对柔性管道的检测和对抗拉铠装层的腐蚀评估十分重要。抗拉铠装层腐蚀与环空的气体环境和水环境有关,采用合适的检测方法和设备检测环空,可以帮助判断其腐蚀情况,并为腐蚀疲劳寿命评估和应对策略制定提供参考。针对抗拉铠装层腐蚀机理、非黏结柔性管道检测、腐蚀疲劳寿命评估和腐蚀应对措施进行了总结,指出机理研究和检测评估方法的不足,为国内柔性管道抗拉铠装层腐蚀研究和完整性管理提供参考。 展开更多

关键词 非黏结柔性管道 抗拉铠装层 腐蚀机理 腐蚀疲劳寿命 腐蚀应对措施

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内压作用下耐磨胶带层对非黏结柔管扭转特性的影响

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作者 罗春苗 付世晓 +2 位作者 张萌萌 陈鲲鹏 崔晓轩 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第1期121-130,共10页

非黏结柔管在海洋油气田的开发中得到广泛应用,其扭转平衡是保证作业期间结构安全的重要原则,然而现有分析理论简化假设较多,导致仍有非黏结柔管设计出现扭转不平衡现象.为了提高扭转模拟的准确性,不影响管道实际使用,本文聚焦现有设计... 非黏结柔管在海洋油气田的开发中得到广泛应用,其扭转平衡是保证作业期间结构安全的重要原则,然而现有分析理论简化假设较多,导致仍有非黏结柔管设计出现扭转不平衡现象.为了提高扭转模拟的准确性,不影响管道实际使用,本文聚焦现有设计分析中所忽视的螺旋铠装内外侧耐磨胶带,基于理论推导,建立耐磨胶带层扭转刚度及弹性模量修正算法,结合有限元模型,探究胶带层叠压对于非黏结柔管整体扭转的影响.结果显示,采用经过修正的胶带层弹性模量所得管道扭转结果更接近实测结果,对实际工程应用具有一定的指导意义.进一步研究发现,非黏结软管的整体扭转角与耐磨胶带的宽度正相关,与耐磨胶带的铺设角负相关,而随着叠压率增加,管道扭转角减小. 展开更多

关键词 非黏结柔性管 耐磨胶带 扭转平衡 修正弹性模量 敏感性分析

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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

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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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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

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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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非黏结柔性立管内部骨架层失效研究进展 被引量：1

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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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含复合铠装层的非黏结柔性立管轴对称载荷响应 被引量：4

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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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含复合材料结构的非黏结柔性立管弯曲特性 被引量：2

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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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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

11

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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