深海管道非线性屈曲理论计算方法  被引量:17

Theoretical calculation method of the nolinear buckling of deepsea pipes

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作  者:余建星[1] 李智博[1] 杜尊峰[1] 傅明炀[1] 卞雪航[1] 杨源[1] 

机构地区:[1]天津大学建筑工程学院,天津300072

出  处:《海洋工程》2013年第1期54-60,共7页The Ocean Engineering

基  金:国家自然科技基金资助项目(51179126);国家科技重大专项资助项目(2011ZX05026-005);国家自然科学基金创新研究群体科学基金(51021004);上海交通大学海洋工程国家重点实验室研究基金资助项目

摘  要:针对深海管道在侧向静水压条件下发生局部屈曲压溃的情况,研究了关于管道前屈曲阶段变形响应和压溃压力的计算方法。假定管道前屈曲阶段发生沿轴向均匀一致的椭圆度变形,建立基于圆环的力学模型,考虑几何大变形和材料的弹塑性本构关系,利用虚功原理建立平衡方程。通过选用合适的位移离散函数对方程组数值离散,并利用牛顿法进行数值求解,得到含椭圆度缺陷的管道截面的变形响应和压溃压力。通过试验、有限元分析和规范对理论计算结果进行了对比验证,证明该方法精度可靠,与事实吻合。最后,计算了初始椭圆度缺陷对不同径厚比管道的压溃压力的影响。A theoretical calculation method for the nolinear buckling of deepsea pipes is developed,which includes the deformation response of the pre-buckling stage and the collapse pressure on the lateral pressure condition.Provided that the ovillity deformation of the cross-section is uniform along the axial direction of the pipe on the pre-buckling stage,the application of circular ring model is reasonable.Considering large deformation kinematics relations and the elastic-plastic constitutive relations of material,balance equations are establishied with the principle of virtual work.Appropriate displacement function in discrete form is chosen to solve the equations by Newton method.By comperison of the the results of experiment,finite method analysis and specifications,the theoretical calculation method presented in the paper is proved to be accurate and consistent with the fact.At last,the impact of the initial ovility on the collapse pressure of pipes with different D/t is calculated.

关 键 词:深海管道 压溃压力 非线性屈曲 初始椭圆度 

分 类 号:P751[交通运输工程—港口、海岸及近海工程]

 

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