学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

海底管道修复连接器的研究

作　者: 刘永
导　师: 王立权
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 海底管道修复连接器密封管道受环形压力带多目标优化可靠性
分类号: TE973
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 20次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

海底石油管道快速修复技术是保证海上油气正常生产的一项重要研究课题,国外已经将这项技术成功地应用于工程实际,研制出多种型号、适用各种管道的修复连接器,研制适合于我国海上油气生产的管道修复连接器有利于提高经济效益,促进相关海洋工程技术的发展,具有重大的战略意义。本文重点研究了海底石油管道修复连接器的密封原理与结构设计、优化和连接可靠性问题。首先从接触式静密封理论出发,从理论上解决连接器密封问题,为连接器结构优化与可靠性分析提供理论依据,并讨论了连接器实际工作时影响其密封能力的外在因素。由管道连接时受力状态简化出其理论模型,求得管道受环形压力带问题的弹性力学近似解。设计了适用于8英寸海底石油管道快速修复的连接器结构,借助计算机辅助工程(CAE),利用有限元法与优化技术的结合,成功地解决了基于最佳密封性能与最小加载力的结构优化问题,有效地提升了连接器密封能力,并大幅减小了所需的最大加载力,获得了连接器最优结构尺寸。本文最后研究了管道参数具有随机性时的概率可靠性问题,依据可靠性基本理论并结合ANSYS软件的概率设计系统,分析连接器密封能力与最大加载力对管道外径、壁厚和材料参数变动的敏感程度,依据应力—强度干涉模型,计算连接器连接时的可靠度,根据概率乘法计算出整条管线的可靠度。

全文目录

摘要 5-6Abstract 6-9第1章绪论 9-17 1.1 引言 9 1.2 课题来源、目的及意义 9-10 1.3 海底管道快速修复技术概述 10-11 1.4 国内外海底管道修复连接器的发展现状 11-16 1.4.1 国外海底管道修复连接器的发展 11-14 1.4.2 国内海底管道修复连接器的发展 14-16 1.5 本文的主要研究内容 16-17第2章接触式静密封理论 17-25 2.1 引言 17 2.2 密封的微观机理 17-19 2.2.1 管道表面微观形态 17-18 2.2.2 接触式静密封过程 18-19 2.3 连接器密封部位设计 19-23 2.3.1 连接器密封部位设计原则 19-21 2.3.2 改善密封性能的措施 21-23 2.4 密封能力的影响因素 23-24 2.5 本章小结 24-25第3章管道受环形压力带的弹性力学近似解 25-39 3.1 引言 25 3.2 空间轴对称问题基本方程 25-27 3.3 按应力求解空间轴对称问题 27-28 3.4 管道受轴对称外载荷精确解 28-31 3.5 管道受环形压力带的近似解 31-38 3.6 本章小结 38-39第4章连接器结构设计与多目标优化 39-61 4.1 引言 39 4.2 连接器结构设计与数值仿真 39-47 4.2.1 连接器材料选择 39-40 4.2.2 连接器结构组成与连接原理 40-43 4.2.3 连接器连接过程有限元数值计算 43-47 4.3 优化设计的数学模型 47-52 4.3.1 最优化数学模型的一般形式 47-48 4.3.2 最优化数学模型的三个基本要素 48-50 4.3.3 数值搜索寻优策略与Kuhn-Tucker条件 50-52 4.4 连接器结构多目标优化 52-60 4.4.1 ANSYS优化设计 52-53 4.4.2 基于最佳密封性能的优化设计 53-58 4.4.3 基于最小加载压力的优化设计 58-60 4.5 本章小结 60-61第5章连接器概率可靠性分析 61-77 5.1 引言 61 5.2 概率可靠性数学模型 61-64 5.2.1 可靠性基本概念 61-62 5.2.2 应力强度干涉模型 62-64 5.3 随机变量及其概率分布 64-66 5.3.1 随机变量概率分布拟合 64-65 5.3.2 分布的拟合优度检验 65-66 5.4 连接器密封可靠性分析 66-76 5.4.1 蒙特卡洛法 66-68 5.4.2 随机抽样容量的确定 68-70 5.4.3 基于有限元法的概率可靠性分析 70-75 5.4.4 连接器密封可靠度 75-76 5.5 本章小结 76-77结论 77-78参考文献 78-82攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 82-83致谢 83

海底管道修复连接器的研究

内容摘要

全文目录

相似论文