深水的海底管线在安装和使用过程中会受到很大的外部压力作用,可能会发生局部屈曲现象。当压力超过屈曲传播压力时,局部屈曲会沿着管道轴线传播,使管道结构整体失效,导致重大的损失。因此有必要对海底管道在外压作用下的屈曲传播特性进行深入研究,为管道设计和应用提供指导。本文的具体的研究内容如下:(1)使用二维圆环-连杆模型求解单层管屈曲传播压力的理论解。简化管道为二维圆环-连杆模型,采用离散弹簧模型模拟管道内壁间的非线性法向接触,使用增量法建立圆环的位能驻值方程,然后采用塑形梁理论计算连杆吸收的轴向变形能,最后根据能量守恒方程求得单层管的屈曲传播压力,再通过广泛的有限元参数分析验证理论公式的合理性和准确性。(2)通过广泛的有限元模型结果,拟合出单层管屈曲传播压力的预测公式。使用Python参数化建模方法,建立和计算大批量的单层管有限元模型,分析管道径厚比、钢材等级和材料应变硬化特性对屈曲传播压力的影响。基于有限元数值结果,拟合出单层管屈曲传播压力的预测公式。通过和规范给出的公式及已有试验结果进行对比,证明拟合公式具有合理的精度。(3)分析影响夹层管屈曲传播压力的因素。建立夹层管屈曲传播的有限元模型,考虑夹层管层间完全粘结和层间无粘结两种情况,分析夹层管内外管径厚比、夹芯层厚度、钢材等级、钢材应变硬化系数和夹芯层弹性模量对夹层管屈曲传播压力的影响,为夹芯管的设计提供一定的参考。研究结果表明,在外压作用下,海底管线截面几何构型以及管道材料特性对管道屈曲传播特性影响较为显著,此外层间粘结性能对夹层管屈曲传播特性影响较大。