[发明专利]一种多层非粘结海洋柔性管极限抗弯性能快速评价方法

摘要

本发明提供一种多层非粘结海洋柔性管极限抗弯性能快速评价方法，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弯矩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弯安全系数。逐步施加弯矩，直至多层非粘结柔性管的抗弯安全系数降为1，得到多层非粘结柔性管的极限弯曲状态，实现快速评价多层非粘结柔性管极限抗弯性能的目的。

主权项

一种多层非粘结海洋柔性管极限抗弯性能快速评价方法，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，得到弯矩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弯性能实现快速评价，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=σiσsi]]>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)逐步施加弯矩，多层非粘结海洋柔性管的抗弯安全系数随着弯矩的增大而减小，当抗弯安全系数减小至1时，得到多层非粘结海洋柔性管的极限弯曲状态，实现多层非粘结海洋柔性管极限抗弯性能的快速评价。