含裂紋海洋立管的疲勞壽命及可靠性分析.pdf

1、海洋立管作為連接海洋平臺和海底設備的導管，是油氣開采系統(tǒng)的重要部件，同時也是薄弱易損的構件之一。在內部流體和外部環(huán)境載荷的共同作用下，海洋立管難免會產(chǎn)生各種缺陷和損傷，在缺陷處會生成裂紋并逐漸擴展，最后導致海洋立管發(fā)生斷裂失效和疲勞破壞。海洋立管的失效破壞不僅會造成嚴重的經(jīng)濟損失，還會造成海洋生態(tài)環(huán)境的破壞。限于人力和物力，不可能對所有含裂紋缺陷的海洋立管進行更換或返修，因此研究裂紋缺陷對海洋立管疲勞壽命的影響，并對含裂紋海洋立管的疲勞

2、可靠性進行分析，對保障海洋立管的安全性具有十分重要的實際意義。本文針對含裂紋的海洋立管主要做了以下工作:
　　 基于線性波浪理論計算作用于海洋立管上的波浪力，建立含外表面裂紋海洋立管的有限元模型，采用ANSYS有限元軟件計算含裂紋海洋立管在內壓和波浪力共同作用下的疲勞壽命，分析海洋立管的疲勞壽命隨裂紋長度、裂紋深度、裂紋橢圓率以及裂紋夾角的變化規(guī)律。計算與分析結果表明:裂紋長度和裂紋深度的增加都會使海洋立管的疲勞壽命減小，但裂紋

3、深度對海洋立管疲勞壽命的影響遠大于裂紋長度。當裂紋深度較小時，海洋立管疲勞壽命隨裂紋深度的增加而急劇減小;對于同一深度的裂紋，裂紋橢圓率越大，海洋立管的疲勞壽命越大。當海洋立管所含裂紋的參數(shù)相同時，環(huán)向裂紋對海洋立管疲勞壽命的影響明顯小于軸向裂紋，即含軸向裂紋的海洋立管更容易發(fā)生疲勞破壞?？傊?，海洋立管的疲勞壽命主要取決于軸向裂紋深度的大小。對于含兩個軸向表面裂紋的海洋立管，隨著裂紋之間夾角的增大，裂紋處波浪力與內壓相互作用之后產(chǎn)生的等