高温高压海底管道横向热屈曲机理及控制措施研究

1 绪论…………………………………………………………… 1
1.1 本书选题背景和意义…………………………………… 1
1.2 高温海底管道失效案例………………………………… 4
1.3 国内外研究现状及存在问题…………………………… 6
1.4 本文主要工作……………………………………………21
2 海底管道横向屈曲的理论研究…………………………………23
2.1 Hobbs’s 解析解……………………………………………23
2.2 横向屈曲临界荷载的能量解法…………………………28
2.3 含缺陷管道横向屈曲临界荷载…………………………32
2.4 本章小结…………………………………………………43
3 海底管道横向屈曲的数值仿真…………………………………44
3.1 有限元分析的理论基础…………………………………44
3.2 平坦海床上裸管道非线性有限元模型…………………58
3.3 横向屈曲管道数值仿真流程……………………………62
3.4 有限元模型的验证………………………………………64
3.5 缺陷引入方法的对比分析………………………………69
3.6 横向屈曲关键影响参数的敏感性研究…………………72
3.7 管道轴向运动与横向屈曲的相互作用…………………83
2
3.8 小屈曲间距……………………………………………93
3.9 本章小结…………………………………………………98
4 平坦海床上裸铺管道的蛇形铺设研究……………………… 100
4.1 蛇形铺设管道概述…………………………………… 101
4.2 蛇形铺设管道有限元模型及验证…………………… 104
4.3 两种铺管形状的对比分析…………………………… 105
4.4 蛇形铺设管道敏感参数研究………………………… 106
4.5 蛇形铺管角度的研究………………………………… 110
4.6 两个蛇形铺设段之间距离的研究…………………… 118
4.7 本章小结……………………………………………… 119
5 海底管道整体屈曲蛇铺枕木组合控制措施研究………… 121
5.1 高温管道屈曲控制措施……………………………… 122
5.2 非线性有限元接触分析原理………………………… 128
5.3 海床枕木管道非线性有限元接触模型…………… 132
5.4 “SS 法”研究…………………………………………… 134
5.5 本章小结……………………………………………… 143
6 结论与展望…………………………………………………… 144
6.1 本文工作总结………………………………………… 145
6.2 展望………………………………………………… 148
参考文献………………………………………………………… 149
附录隆起屈曲理论推导……………………………………… 165