[发明专利]一种多层非粘结海洋柔性管极限抗拉性能快速评价方法

摘要

本发明提供一种多层非粘结海洋柔性管极限抗拉性能快速评价方法，测定多层非粘结柔性管的结构参数，确定多层非粘结柔性管各功能层所用材料的力学参数，对多层非粘结柔性管三维几何模型进行网格划分，考虑层内、层间摩擦接触，建立柔性管三维有限元计算模型，并计算得到多层非粘结柔性管在轴向拉伸载荷作用下的应力分布特征。基于各功能层的von Mises应力峰值和各功能层相应的材料屈服强度，计算确定各功能层在当前载荷工况条件下的安全系数，取各功能层安全系数最小值作为柔性管的抗拉安全系数。逐步施加轴向拉力，直至多层非粘结柔性管的抗拉安全系数降为1，得到多层非粘结柔性管的极限拉伸载荷，实现快速评价多层非粘结柔性管极限抗拉性能的目的。

主权项

一种多层非粘结海洋柔性管极限抗拉性能快速评价方法，其特征在于，采用测量、实验和三维有限元分析相结合的方法，得到轴向拉伸载荷作用下多层非粘结海洋柔性管的应力特征，在此基础上对其极限抗拉性能实现快速评价，具体步骤如下：1)利用内径表、盘型千分尺、测厚仪、影像测量仪的专用测量工具，测定多层非粘结海洋柔性管的结构参数；2)利用MTS万能试验机、密度测量仪的专用材料试验设备和方法，实验确定多层非粘结海洋柔性管各功能层所用材料的力学参数；3)利用CAD几何建模软件建立多层非粘结海洋柔性管三维全尺寸几何模型；4)利用有限元前处理软件对多层非粘结海洋柔性管进行网格划分，建立多层非粘结海洋柔性管三维有限元模型：包括内衬层、抗压铠装层、抗拉铠装层、耐磨层、保温层、中间包覆层、外包覆层；5)对模型施加工作载荷和边界条件，利用ABAQUS对多层非粘结海洋柔性管进行计算分析，得到多层非粘结海洋柔性管的von Mises应力分布云图；6)分析多层非粘结海洋柔性管各功能层von Mises应力峰值及分布状态，以材料屈服强度为依据，分别计算各功能层安全系数：Si=σkσsi]]>式中，Si为第i功能层的安全系数，σi为第i功能层的von Mises应力峰值，σsi为第i功能层所用材料的屈服强度；取各功能层安全系数的最小值，得到多层非粘结海洋柔性管的安全系数，其中n为功能层层数：S＝min{Si},i＝1～n7)逐步施加轴向拉力，多层非粘结海洋柔性管的抗拉安全系数随着轴向拉力的增大而减小，当抗拉安全系数减小至1时，得到多层非粘结海洋柔性管的极限拉伸载荷，实现多层非粘结海洋柔性管极限抗拉性能的快速评价。