【摘 要】
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海洋管道作为海上油气田的重要组成部分,一旦泄露将造成巨大的经济损失和严重的环境灾难。但海底管道在铺设及服役过程中,由于苛刻复杂的外部环境,可能导致钢管产生较大的弯曲变形、屈曲,甚至断裂。因此,系统掌握海管用大变形钢管的变形行为具有重要的理论价值和应用意义。本文以L485大应变厚壁大管径深水海底管道为研究对象,通过逆向仿真技术和数值计算结合的方法,主要研究了材料形变强化能力、应变时效条件,钢管几何外
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海洋管道作为海上油气田的重要组成部分,一旦泄露将造成巨大的经济损失和严重的环境灾难。但海底管道在铺设及服役过程中,由于苛刻复杂的外部环境,可能导致钢管产生较大的弯曲变形、屈曲,甚至断裂。因此,系统掌握海管用大变形钢管的变形行为具有重要的理论价值和应用意义。本文以L485大应变厚壁大管径深水海底管道为研究对象,通过逆向仿真技术和数值计算结合的方法,主要研究了材料形变强化能力、应变时效条件,钢管几何外形,如外径、壁厚波动和径厚比,以及内压、外压对钢管屈曲变形行为的影响。研究结果表明:L485大应变海洋管的屈曲行为主要受母材力学性能、钢管几何参数和服役工况的影响,这三个因素共同决定了钢管从弹性变形到塑性变形直至结构失效的变形能力,即钢管的压缩应变容量。采用逆向仿真工程和数值计算相结合的方法可以精准预测钢管屈曲模式、屈曲时刻以及临界屈曲应变。载荷-位移曲线的最大载荷点对应的时刻就是钢管屈曲时刻。钢管的临界屈曲应变和Rt5.0/Rt2.0具有最优的线性相关性;应变时效会增加管材的屈服强度和屈强比,降低均匀延伸率和n值,且屈服平台的出现会降低临界屈曲应变。钢管发生屈曲的位置受压缩侧径厚比的影响,钢管径厚比增加会降低临界屈曲应变。内压远大于外压则向外凸出鼓胀,内压稍大于外压则外凸鼓胀和内凹塌陷共存,内压小于外压则内凹塌陷。钢管临界屈曲应变随内压升高而增加,随外压升高而减小。
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