作者: 张新杰
出版社:冶金工业出版社
出版时间:2020-09
ISBN:978-7-5024-5553-8
内容提要
本书以海洋非粘结柔性立管为研究对象,对其结构及力学性能进行了详细的介绍和研究。全书共9章,主要内容包括海洋油气资源概述、海洋油气开发装备、海洋立管、非粘结柔性立管的力学研究现状、非粘结柔性立管的整体刚度分析、非粘结柔性立管的整体动力研究、抗拉层螺旋钢带的局部力学研究、非粘结柔性立管的疲劳分析、非粘结柔性立管的疲劳试验。本书理论结合实际,对了解和研究非粘结柔性立管在复杂海洋环境下的非线性力学响应和疲劳失效具有重要的工程应用价值。
本书可供从事海洋工程研究、海洋立管设计与分析的科技人员阅读,也可供高等院校海洋科学与工程技术类专业的高年级本科生、研究生参考。
目录
1海洋油气资源概述1
1.1油气资源分布1
1.1.1油气资源分布特点2
1.1.2深海油气资源分布8
1.1.3我国油气资源分布12
1.2油气资源开发16
1.2.1开发现状16
1.2.2开发趋势19
1.3本章小结22
参考文献22
2海洋油气开发装备23
2.1钻井平台23
2.2生产平台27
2.3水下设备30
2.4油气外输系统30
2.5海工工程船和辅助船31
2.6本章小结32
参考文献32
3海洋立管34
3.1立管的分类34
3.2立管的设计分析36
3.2.1立管的设计36
3.2.2立管的分析37
3.2.3分析工具38
3.3立管的规范标准39
3.4柔性立管40
3.4.1柔性立管的结构40
3.4.2柔性立管的布局44
3.4.3柔性立管的应用45
3.5本章小结47
参考文献47
4非粘结柔性立管的力学研究50
4.1整体分析50
4.2局部分析54
4.3疲劳分析55
4.4本章小结62
参考文献62
5非粘结柔性立管的整体刚度分析68
5.1基本假设68
5.2非金属层的刚度分析68
5.3螺旋钢带未滑动时金属层的刚度分析71
5.4螺旋钢带滑动后金属层的刚度分析74
5.4.1螺旋钢带发生滑动时柔性立管的最小曲率75
5.4.2螺旋钢带发生滑动后金属层的刚度77
5.5螺旋钢带的局部变形对金属层刚度的影响79
5.6非粘结柔性立管的整体刚度分析82
5.6.18层立管的整体刚度模型83
5.6.216层立管的整体刚度模型86
5.7实例立管验证与设计立管分析92
5.7.18层实例立管的整体刚度验证92
5.7.216层设计立管的整体刚度分析97
5.8本章小结100
参考文献102
6非粘结柔性立管的整体动力研究103
6.1立管的运行环境及荷载103
6.1.1波浪103
6.1.2海流108
6.1.3浮力108
6.1.4重力108
6.1.5浮体运动108
6.2非粘结柔性立管整体动力分析109
6.2.1缓波型柔性立管的初始位形109
6.2.2缓波型柔性立管的多体动力学建模112
6.2.3缓波型柔性立管的多体动力学求解123
6.3整体动力分析实例125
6.3.1立管描述125
6.3.2静力分析127
6.3.3动力分析130
6.3.4海流对张力和弯矩的影响133
6.3.5波浪对张力和弯矩的影响134
6.4本章小结135
参考文献136
7抗拉层螺旋钢带的局部力学研究137
7.1抗拉层螺旋钢带的应力研究137
7.1.1整体变形应力137
7.1.2局部变形应力138
7.1.3螺旋钢带的总应力138
7.2立管的局部应力研究实例139
7.2.1非粘结柔性立管的应力分布139
7.2.2内抗拉层钢带中的应力与载荷的关系140
7.2.3立管顶部悬挂点的应力时间历程曲线141
7.3本章小结142
参考文献142
8非粘结柔性立管的疲劳分析143
8.1疲劳损伤143
8.1.1立管的浪致疲劳损伤144
8.1.2立管的涡致平台运动疲劳损伤154
8.1.3立管的涡激疲劳损伤161
8.2疲劳寿命分析方法169
8.2.1美国石油协会方法170
8.2.2挪威船级社方法170
8.2.3挪威海洋技术研究所方法171
8.2.4名义应力法172
8.2.5其他方法176
8.3疲劳分析流程176
8.4疲劳分析实例177
8.4.1立管描述177
8.4.2疲劳危险点178
8.4.3循环次数统计178
8.4.4疲劳寿命计算179
8.4.5敏感性分析180
8.5本章小结183
参考文献183
9非粘结柔性立管的疲劳试验185
9.1疲劳试验机的设计185
9.1.1设计要求185
9.1.2方案设计186
9.1.3疲劳试验机的结构设计187
9.1.4疲劳试验机的整体结构189
9.1.5疲劳试验机的强度分析189
9.2疲劳试验机的运动学分析191
9.2.1疲劳试验机的机构分析191
9.2.2疲劳试验机的运动学仿真192
9.3疲劳试验机的动力学分析197
9.3.1疲劳试验机的模态分析197
9.3.2疲劳试验机的谐响应研究199
9.3.3疲劳试验机的动态性能分析200
9.4非粘结柔性立管的疲劳试验206
9.4.1柔性立管的动力模拟试验206
9.4.2柔性立管的疲劳试验208
9.5本章小结213
参考文献214