柔性管道骨架層成形工藝設(shè)計(jì)及有限元分析.pdf

1、隨著陸地資源的逐漸消耗和海洋資源開(kāi)采技術(shù)的飛速發(fā)展，海洋油氣運(yùn)輸管道的需求量日益增加。由于柔性管道有著許多普通運(yùn)輸管道無(wú)法具備的優(yōu)異性能，在很多海洋開(kāi)采工程中必須或優(yōu)先考慮使用柔性管道。柔性管道由多層金屬鎧裝層以及多層聚合物層組成，骨架層(carcass)作為最內(nèi)層，需要在滿足一定柔性的前提下防止由于外層壓力導(dǎo)致的內(nèi)層聚合物層的壓潰現(xiàn)象，其結(jié)構(gòu)是一種特定型材螺旋纏繞的互鎖金屬結(jié)構(gòu)。骨架層的制造工藝十分復(fù)雜，是柔性管道生產(chǎn)中的核心技術(shù)之一

2、。本文采用有限元仿真方法研究了骨架層的制造工藝，探討了柔性管道骨架層成形的關(guān)鍵技術(shù)。
　　制造骨架層的核心技術(shù)是輥彎成形工藝。本文基于輥彎成形過(guò)程中板帶與軋輥的接觸情況，建立了描述板帶變形特征的數(shù)學(xué)模型，該模型可以預(yù)測(cè)彎曲角分布和縱向應(yīng)變變化情況。結(jié)果表明:板帶的縱向應(yīng)變大小與變形截面以及軋輥尺寸有關(guān)，縱向應(yīng)變?cè)诘来沃g呈現(xiàn)先升高后降低規(guī)律，峰值出現(xiàn)在第一接觸點(diǎn)處;隨著邊腿長(zhǎng)度的增加，縱向應(yīng)變期初呈增加，隨后呈降低，拐點(diǎn)出現(xiàn)在邊腿

3、長(zhǎng)度為約12mm處;縱向應(yīng)變峰值隨著軋輥半徑的增加而減小。
　　為探索合理的板帶成形有限元模擬參數(shù)，本文運(yùn)用有限元軟件MARC/mentat2012進(jìn)行了三道次U型型材的輥彎成形模擬和Ti-6Al-4V板料的自由彎曲回彈模擬，并將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明:所選擇的模擬參數(shù)能夠較好模擬板材的折彎變形特征;實(shí)體殼單元（M-RESS）在模擬板帶折彎成形，尤其在需要預(yù)測(cè)回彈時(shí)，有良好的表現(xiàn);合理的網(wǎng)格劃分和厚度方向積分點(diǎn)