机械工程学报

作者：刘军鹏, 张嘉毓, 周雷, 段梦兰

单位：1. 中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院 北京 102249;2. 海洋石油工程股份有限公司 天津 300450

关键词：柔性立管,内衬层,聚合物黏弹性,蠕变,有限元模型；

基金：国家重点研发计划（2018YFC0310504）和国家自然科学基金（51809276）资助项目。

由于聚合物材料的黏弹性，柔性立管内衬层易发生蠕变而"嵌入"至骨架层沟槽中，这一现象可能造成立管结构完整性缺失和骨架层撕裂等安全隐患，但现有的分析理论及有限元模型中，对材料的性质均是做了简单的线性假设，并未考虑聚合物材料的非线性黏弹性特性。基于PA11的试验测试结果，分别采用时间硬化非线性本构模型和考虑时温影响的多重积分非线性本构模型来表征材料性质，并对比两种模型与试验数据拟合情况。根据内衬层与骨架层的真实结构建立二维有限元数值模型，采用两种理论模型进行结构的非线性蠕变行为分析及对比。结果表明：非线性蠕变本构模型能够在在非稳态阶段和存在温度梯度的条件下，更加准确地预测的结构关键部位应变和应力，可为柔性立管内衬层的设计及评估提供借鉴和参考。

来源：2021年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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