凹坑与椭圆度缺陷海底管道局部屈曲研究

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1、凹坑与椭圆度缺陷海底管道局部屈曲研究LocalBucklingStudyonSubseaPipelinewithEllipticity-DentingDefect工程领域：船舶与海洋工程作者姓名：薛陆丰指导教师：余建星教授企业导师：刘健天津大学建筑工程学院2017年12月中文摘要海底管道在制造、埋设以及使用过程中极易产生椭圆度以及凹坑等初始缺陷，初始缺陷影响管道局部屈曲，会对整个海底管线产生重大破坏。因此，对海底管道在椭圆度以及凹坑缺陷影响下局部屈曲的研究十分必要。海底管道最为常见的两种初始缺陷，即凹坑以及初始椭圆度对管道局部屈

2、曲的影响进行了研究。运用有限元软件ABAQUS进行含椭圆度、凹坑的海底管道的数值模拟研究和分析，通过物理试验验证模型的正确性。主要研究内容以及结论如下：建立带有初始椭圆度、凹坑缺陷的海底管道的有限元模型。进行压力舱全尺寸管道压溃试验，建立与试验管件参数吻合的ABAQUS有限元模型实际算例，将物理试验结果与有限元模拟结果进行对比，验证有限元模型的正确性。结合Python软件，对ABAQUS有限元模型进行参数化建模，计算不同参数的管道模型。通过外压作用下海底管道局部屈曲过程的模拟研究，得到压溃压力与凹坑深度、凹坑形状、凹坑宽度、管道

3、初始椭圆度、管道径厚比的规律。结合现行规范中对凹坑与椭圆度缺陷海底管道的评估方法，提出用形状参数的方式去评估凹坑与椭圆度双缺陷海底管道的缺陷大小，讨论形状参数受那些变量影响，对形状参数与各变量进行敏感性分析。通过动态加载的方式模拟凹坑的形成过程，对比动态加载与静态加载所产生的凹坑对管道局部屈曲的影响，分析动态加载与静态加载两种凹坑加载方式间的偏离程度，分析管道的凹坑与压头撞击管道时的动能之间关系。通过实例计算和全尺寸管道压溃试验验证模型的可靠性和适用性，不同径厚比、初始椭圆度、凹坑的管道提出不同的分析方法，可供实际参考。关键词：

4、海底管道，有限元分析，局部屈曲，凹坑，动态分析ⅠABSTRACTEllipticityanddentingeasilyoccurinthemanufacturing,buryingandusingofsubseapipelines,defectswillinfluencethelocalbucklingofsubseapipelines,leadingtothedamageofthewholepipelinessystem.Therefore,itisimportanttostudyonthelocalbucklingofsub

5、seapipelineswithellipticity-dentingdefect.Thepaperresearchdeeplyonthemostcommondefectsofpipelines,ellipticityanddenting.Inanotherwords,thispaperstudyonthelocalbucklingofpipelineswiththeellipticityanddenting.FiniteelementsoftwareABAQUSisusedtonumericalsimulatethelocal

6、bucklingofsubseapipelineswithdifferentellipticityordenting.Comparethenumericalsimulateresultwiththepressurecabinexperimenttoverifytheresultofsimulation.Thepaper’sresearchismainlyontheseaspectsasfollow.Developafiniteelementmodelofsubseapipelineswithellipticityanddenti

7、ngdefects,.Conductpressurecabinexperiment,comparingtheresultofexperimentandfiniteelementsimulation,toverifythecorrectnessofthefiniteelementmodel.UsingPythontoparametricmodel,calculatingdifferentpipelinemodels.Throughthenumericalsimulationofthesubseapipeline’slocalbuc

8、klingunderexternalpressure,gettingtherelationbetweencollapsepressureofpipelineswithdentingdepth,dentingshape,dentingwidth,elliptici