立管作为海洋油气资源开发必不可少的设备之一,它连接了海底采油设备和海平面的作业平台。与浅海立管相比,深水立管所处的环境更为恶劣。在深海采油领域中,复合立管由于结构形式比较丰富、力学性能优良应用越来越广泛。深水立管受到环境载荷、材料腐蚀、疲劳裂纹等因素的不利影响,造成立管整体抵抗力衰减,影响了结构服役的安全性和持久性,从而对海上环境造成了威胁。为了避免海上事故的发生和造成不必要的经济损失,立管结构的性能评估备受关注,而损伤结构的剩余强度研究是立管性能评估的关键内容。本文以新型复合立管为研究对象,首先分析了在典型工况下立管整体强度,确定了损伤敏感区域,并基于断裂力学原理确定时变裂纹尺寸。在此基础上针对关键易损构件,考虑材料腐蚀和疲劳裂纹两种因素影响,对立管结构剩余寿命和剩余强度的变化进行了深入研究。具体研究工作如下:1、简单介绍了表面裂纹及损伤后海洋结构物极限强度的研究现状,详细介绍了结构极限强度的计算方法。2、阐述了基于断裂力学原理的疲劳裂纹扩展方法与求解过程中结构存在的非线性问题,并引入多尺度建模思想对新型复合立管局部损伤进行分析。3、根据立管结构形式与设计参数,推导出复合立管螺旋钢带层弯曲刚度的计算公式,并使用ABAQUS有限元软件对新型复合立管在弯曲载荷下的响应进行了有限元分析,将理论推导结果与有限元计算结果进行对比,验证了计算公式的正确性。4、根据立管结构整体应力分布,确定热点位置,并建立了多尺度模型;基于断裂力学裂纹扩展原理确定了时变裂纹尺寸,研究了表面裂纹在长度和深度两个方向的扩展规律,并探讨了表面裂纹在两个方向扩展过程中相互影响规律;考察了初始裂纹尺寸、腐蚀壁厚因素对立管剩余寿命的影响。5、建立了含时变裂纹损伤的关键构件模型,得到关键构件在时变裂纹损伤下剩余强度的变化规律。选择裂纹损伤对立管整体承载力影响较大的区域为研究对象,分析了初始裂纹尺寸及腐蚀壁厚因素对立管结构剩余强度的影响。