海底管道雙體結(jié)構(gòu)連接器的研制與試驗研究.pdf

1、海底管道是海上油氣資源向陸地運輸?shù)闹匾d體，一旦發(fā)生泄漏，不僅會破壞海洋環(huán)境，還會造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，海底管道修復技術(shù)得到廣泛關(guān)注。本文針對一種可快速修復破損海底管道的雙體結(jié)構(gòu)連接器進行了詳細研究及設計，并研制樣機進行試驗。
　　以機械連接器維修技術(shù)為重點，綜合分析了包括船上維修、干式艙維修在內(nèi)的現(xiàn)有各種海底管道維修技術(shù)，介紹了上述維修技術(shù)的修復過程、所需設備及其使用的局限性，在此基礎之上，將連接器分為驅(qū)動、密封、錨定、鎖緊

2、四個機構(gòu)進行詳細分析，對比各機構(gòu)不同形式的優(yōu)缺點，確定了本文連接器各機構(gòu)方案，進而確定總體結(jié)構(gòu)方案并給出工作流程。
　　對于錨定機構(gòu)，首先研究其驅(qū)動力：應用Johnson-Cook本構(gòu)模型求解出單個卡齒嵌入管道所需的徑向壓力，確定同時嵌入管道的卡齒數(shù)量，而后通過分析得到整個錨定機構(gòu)所需的最大驅(qū)動力的計算公式；通過錨定機構(gòu)的加載試驗，驗證了計算結(jié)果。其次研究其承載能力：建立管道錨定處軸向力分布的力學模型，從中得到各卡齒所承擔的載荷比

3、例；應用有限元仿真驗證了上述力學模型的正確性；得到了安全承載能力隨卡齒數(shù)量的變化規(guī)律；提出錨定機構(gòu)的最優(yōu)卡齒數(shù)，并確定所需驅(qū)動力；通過不同卡齒數(shù)錨定機構(gòu)的極限承載能力試驗，確定了各錨定機構(gòu)的極限承載能力，其變化趨勢與計算所得安全承載能力變化趨勢一致。
　　對于密封機構(gòu)，將其受載變形過程分為兩個階段，單獨針對各階段進行力學分析，建立密封面的接觸應力與驅(qū)動力之間的力學模型；對密封機構(gòu)進行參數(shù)化有限元分析，研究密封圈尺寸、硬度及摩擦系數(shù)