海洋立管疲勞強度分析及檢測方案設計.pdf

1、海洋立管是連接海上平臺和海底油井的關鍵設備。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險。立管的疲勞損傷主要是由所受的各種交變應力引起的，這些交變應力使立管內部和表面產(chǎn)生裂紋并發(fā)生擴展，最終造成立管的疲勞斷裂，可能導致嚴重的生產(chǎn)事故。為了準確預報并提高海洋立管的疲勞壽命，需要進行疲勞性能分析，并進行相關疲勞試驗，由疲勞試驗所得參數(shù)預測立管的疲勞壽命，進行立管的抗疲勞設計。立管實尺度疲勞試驗克服了之前模

2、型試驗的缺點，消除了尺寸效應、殘余應力等的影響，更真實地反映了立管中裂紋擴展的實際情況，得到了廣泛的應用。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，后者主要應用于立管的結構試驗。
　　本研究主要內容包括：⑴調研了國內外立管全尺寸疲勞試驗的技術現(xiàn)狀，概括各疲勞試驗方法和試驗機的優(yōu)缺點，并匯總國外已進行的立管全尺寸疲勞試驗結果，為之后的疲勞試驗方案設計提供技術參考。⑵運用ANSYS有限元

3、分析方法對立管進行結構分析，研究海洋立管在海洋環(huán)境載荷中的響應，從應力和形變角度對立管靜強度及疲勞性能進行分析，模擬分析結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果進行對比，檢驗試驗的可靠性。⑶在國內外立管全尺寸疲勞試驗基礎上，參照相關規(guī)范設計出一套疲勞檢測方案。試驗方案設計包括試驗加載方式設計、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、疲勞壽命計算與預測以及試驗過程的實時監(jiān)測。疲勞試驗完成后進行解剖試驗用于結構的破壞