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作为世界上最大的能源消费国，我国的能源问题日渐突出。现阶段，我国大力发展深海油气开采工作，深海管道在海底油气输送中至关重要。但是由于服役环境的特性，深海输送系统最为常见的损伤之一是腐蚀损伤[1]，因此对含有内部腐蚀损伤的管道结构的性能进行分析研究具有重大意义。本文主要从以下三个部分展开分析，对深海管道屈曲承载力进行了研究。
第一部分通过建立有限元模型分析了内部随机点蚀对外压作用下2-D圆环屈曲压力的影响。由于管道内部多相流侵蚀-腐蚀的影响[2][3][4]，管道极易在六点钟方向产生内部沟槽腐蚀和点腐蚀，针对内部随机点蚀对深海管道屈曲压力影响的问题，将用户自定义的Python程序嵌入Abaqus有限元数值仿真软件进行研究。研究结果表明椭圆度(△)、径厚比(D/t)和腐蚀比(β)是影响二维圆环屈曲压力折减系数的主要因素。基于分析结果建立了上述三参数对外压作用下含内部随机点蚀二维圆环屈曲压力折减的经验公式。
第二部分针对深海油气输送管道中含冲刷腐蚀损伤的90°弯管的屈曲问题，建立了一种更符合实际损伤的简化模型，得到了冲刷腐蚀屈曲类型分布图，提出了一个按不同分类屈曲形式计算含冲刷腐蚀损伤的90°弯管屈曲压力的显式表达式。分析表明，径向最大腐蚀深度会限制轴向范围影响和周向宽度影响程度，且径向最大腐蚀深度和冲刷腐蚀轴向范围会影响弯管模型的屈曲类型，不同的损伤参数导致三种不同屈曲模态。根据数值仿真模拟和敏感性分析结果，结合多参数非线性回归分析，建立了无量纲屈曲压力(Pc/Py)和椭圆度(△)、径厚比(D/t)、弯径比(λ)、无量纲腐蚀深度(EDm/t)、腐蚀比(β)五参数之间的经验公式。研究结果可为冲刷腐蚀作用下的海底油气输送弯管的屈曲强度评估提供依据。
第三部分针对深海油气输送管道中含冲刷腐蚀损伤的90°弯管，在复杂载荷条件下发生屈曲问题，建立了有限元模型，对在实际工况下因弯曲变形产生弯矩的深海弯管的极限屈曲承载力进行研究。在第二部分的研究基础上，对于受到复杂的弯压联合作用的弯管进行了分析，使得弯管的屈曲压力受到影响，同时冲刷腐蚀的最大腐蚀深度、腐蚀比等因素也使得弯管更易发生屈曲。
第一部分通过建立有限元模型分析了内部随机点蚀对外压作用下2-D圆环屈曲压力的影响。由于管道内部多相流侵蚀-腐蚀的影响[2][3][4]，管道极易在六点钟方向产生内部沟槽腐蚀和点腐蚀，针对内部随机点蚀对深海管道屈曲压力影响的问题，将用户自定义的Python程序嵌入Abaqus有限元数值仿真软件进行研究。研究结果表明椭圆度(△)、径厚比(D/t)和腐蚀比(β)是影响二维圆环屈曲压力折减系数的主要因素。基于分析结果建立了上述三参数对外压作用下含内部随机点蚀二维圆环屈曲压力折减的经验公式。
第二部分针对深海油气输送管道中含冲刷腐蚀损伤的90°弯管的屈曲问题，建立了一种更符合实际损伤的简化模型，得到了冲刷腐蚀屈曲类型分布图，提出了一个按不同分类屈曲形式计算含冲刷腐蚀损伤的90°弯管屈曲压力的显式表达式。分析表明，径向最大腐蚀深度会限制轴向范围影响和周向宽度影响程度，且径向最大腐蚀深度和冲刷腐蚀轴向范围会影响弯管模型的屈曲类型，不同的损伤参数导致三种不同屈曲模态。根据数值仿真模拟和敏感性分析结果，结合多参数非线性回归分析，建立了无量纲屈曲压力(Pc/Py)和椭圆度(△)、径厚比(D/t)、弯径比(λ)、无量纲腐蚀深度(EDm/t)、腐蚀比(β)五参数之间的经验公式。研究结果可为冲刷腐蚀作用下的海底油气输送弯管的屈曲强度评估提供依据。
第三部分针对深海油气输送管道中含冲刷腐蚀损伤的90°弯管，在复杂载荷条件下发生屈曲问题，建立了有限元模型，对在实际工况下因弯曲变形产生弯矩的深海弯管的极限屈曲承载力进行研究。在第二部分的研究基础上，对于受到复杂的弯压联合作用的弯管进行了分析，使得弯管的屈曲压力受到影响，同时冲刷腐蚀的最大腐蚀深度、腐蚀比等因素也使得弯管更易发生屈曲。