随着深海油气田的开发,非黏结柔性立管的应用日益广泛,但其失效会对海洋环境和生产系统造成严重污染和损失。在深水作业工况条件下,由于聚合物材料的粘弹性,柔性立管内衬层易发生蠕变而“嵌入”至骨架层沟槽中。这一现象造成立管结构完整性缺失和骨架层撕裂等安全隐患,因此,在学术和工程领域,对内衬层的蠕变行为愈加重视。尤其是几何、材料、接触等非线性因素的影响,使分析变得更加复杂和困难。由此,柔性立管内衬层的非线性力学行为分析具有重要的工程意义。论文通过分析聚合物内衬层蠕变机理,从理论建模和有限元数值模拟两方面展开,对内衬层非线性力学行为进行以下研究:首先,对材料性质进行表征,确定出考虑时间温度影响的材料模量,采用两种表征聚合物非线性蠕变行为的方法对PA11材料实验数据进行拟合,通过对比分析两种模型在不同温度、压力工况下的适用性,确定更适于表征内衬层材料粘弹特性的非线性本构模型。其次,基于弹性-粘弹性对应原理,通过引入非线性本构模型,建立内衬层在轴对称载荷作用下的非线性粘弹性力学模型,计算出内衬层在载荷作用下的应力应变响应在时域下的解。并对内衬层的温度场进行分析,利用增量型热粘弹性求解方法,建立热—粘弹性力学分析模型,求解出内衬层中温度场及温度应力的变化规律。最后,利用有限元法建立内衬层蠕变仿真模型,采用非线性本构模型表征材料的粘弹特性。通过与理论模型的对比,重点分析材料性质、载荷、温度场及结构尺寸对内衬层蠕变行为的影响规律。并利用三维模型,分析了轴对称载荷下装配体力学响应,探究了不同外压、等效重力、温降等条件下,内衬层蠕变行为对骨架层端部承载力的影响。