《深海複合材料管線後屈曲行為及非線性動力特性研究》是依託上海交通大學，由李志敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：深海複合材料管線後屈曲行為及非線性動力特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李志敏
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目基於複合材料高階剪下變形理論，研究深海複合材料管線(包括立管和海管)的後屈曲和非線性振動特性。首先，基於高階剪下變形理論和Kármán型大撓度應力應變關係，建立複合材料管線後屈曲和非線性振動的宏-細觀力學模型；然後，使用解析法和數值解法相結合的方法，研究複合材料管線的後屈曲和非線性振動特性，分析環境載荷、材料和幾何參數等因素對管線後屈曲行為和非線性振動特性的影響；最後，在結構參數最佳化分析基礎上，選擇合理的幾何、材料及設計參數，並進行實驗驗證，為複合材料管線穩定性設計以及動力回響控制提供基礎理論支撐。
結題摘要
海洋油氣管線是油氣開發系統中重要構件。深海作業中，傳統鋼管線由於自身重量大，在深海複雜內外載荷作用下經常發生振動和屈曲，造成管線損傷破壞。複合材料管具有高比強度、重量輕等優點, 在海洋石油工業未來套用中具有很強競爭力。國內外複合材料管線動力學分析和設計理論尚處於探索階段。本項目基於複合材料高階剪下變形理論，研究深海複合材料管線(包括立管和海管)的後屈曲和非線性振動特性。首先，基於高階剪下變形理論和Kármán型大撓度應力應變關係，建立複合材料管線後屈曲和非線性振動的宏-細觀力學模型；然後，使用解析法和數值解法相結合的方法，系統地研究了邊界層效應、橫向剪下效應、環境熱效應和殼體結構參數等因素對纖維增強和編織複合材料結構非線性屈曲行為的影響，取得了新的認識和結果。分析環境載荷、材料和幾何參數等因素對管線後屈曲行為和非線性振動特性的影響；最後，在結構參數最佳化分析基礎上，選擇合理的幾何、材料及設計參數，並進行實驗驗證力學模型的正確性和可靠性，同時，給出柔性樑柱結構的屈曲和後屈曲大撓度精確解，為複合材料管線穩定性設計以及動力回響控制提供基礎理論支撐。
