刚度高、耐腐蚀性好、抗疲劳能力强等优良性能的柔性立管在深海油气勘探开发中有着广泛的应用。一般,随着水深的增大,为减小浮体晃动引起立管与海床的撞击,柔性立管的布局常采用懒波形态布置。但是,懒波形布局下,柔性立管端部会产生较大张力而导致发生拉伸断裂。同时,柔性管浮子段也会产生较大弯曲而导致发生大的弯曲变形,而且这两种失效一般都发生在柔性立管抗拉铠装层上。因此,研究抗拉铠装层在拉伸或弯曲载荷下的力学性能具有重要的意义。论文针对柔性立管抗拉铠装层在拉伸载荷下的偏离角度和弯曲载荷下的弯曲刚度变化规律,从理论建模和有限元数值分析两个方面进行以下研究:(1)考虑柔性立管顶部视为固定端时,建立在拉伸载荷作用下,抗拉铠装层中螺旋钢带中心轴线偏离角度计算模型。利用拉格朗日乘数法,假设远离端部处螺旋钢带偏离角度为零,通过应变能函数为极小值,推导出螺旋钢带中心轴线偏离角度,并以此求解出抗拉铠装层螺旋钢带危险点的轴向应力和局部弯曲应力。(2)考虑连接在柔性立管浮子段上的分布式浮筒的净浮力产生弯曲作用,在柔性立管上浮子段视为两端简支的条件下,基于简单梁挠曲线的微分方程和变形协调方程计算出浮子段横截面的弯矩、挠度和转角方程。基于能量法计算抗拉铠装层在粘结阶段、部分滑移阶段和全滑移阶段下弯曲刚度;为保证柔性立管具有足够抗弯能力,确定了浮子段分布式浮筒提供净浮力的合理取值范围。最后推导计算出拉弯共同作用下的螺旋钢带横截面的应力。(3)利用ABAQUS建立柔性立管简化模型,在八种工况下分析计算柔性立管在拉伸和弯曲载荷作用下的抗拉刚度和弯曲刚度,以及在不同的内外压和摩擦系数条件下,抗拉刚度和弯曲刚度变化规律,并优化设计了抗拉铠装层螺旋钢带横截面的宽高比和缠绕角度。