轻质夹芯海洋工程管道抗冲击性能研究开题报告
2020-02-18 07:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1目的：
海洋油气管道经常会受到拖网渔具等重物的撞击，沉重的拖网渔具会对管道造成冲击。这种作用会使管道产生凹痕和横向弯曲，极端情况下甚至会造成油气资源泄露，造成不可估量的财产损失和严重的环境污染，而这种损坏的修理，代价是十分昂贵的。泡沫金属是典型的多孔材料，具有密度小、比吸能高等优点，但自身抗拉、压、扭、弯等载荷的能力较差。将泡沫金属和金属薄壁组合成夹芯结构可以较好地结合两者的优点。研究泡沫金属夹芯结合的抗冲击性能，可以为其在海洋油气管道的安全防护方面提供有价值的参考。
2. 研究的基本内容与方案
| 2.1 基本内容： 本次毕业设计主要通过实验和数值仿真相结合的方法来研究轻质材料夹芯海洋工程管道在动态冲击作用下的抗冲击性能。主要内容如下： （1）进行文献调研，结合海洋工程管道应用背景，撰写实验方案，设计管道冲击实验夹具和相应的实验装置。 （2）加工制备轻质材料海洋工程管道，进行落锤冲击实验，获得轻质材料夹芯管受到的冲击力和产生的最终变形等，分析夹芯管的结构响应。 （3）进行不同冲击能量下的落锤冲击实验，获取加速度时程曲线，测量夹芯管的最终挠度，分析夹芯管的整体变形和局部变形。通过对比不同冲击能量下轻质材料夹芯管的结构响应，分析夹芯管的抗冲击性能与冲击能量之间的关系。 （4）在实验完成之后，进行轻质材料夹芯管冲击数值仿真，分析轻质材料夹芯管的结构动态响应过程，并将相同质量的等效单层管的抗冲击性能与轻质材料夹芯管的抗冲击性能进行对比，分析二者的能量吸收特性。然后，将数值仿真结果与实验结果进行对比，验证数值仿真的可靠性。在此基础之上，进行系列数值仿真，研究夹芯管的管径、长度和厚度等几何参数对夹芯管抗冲击性能的影响规律。 此外，如果时间和条件允许，可增加如下的研究工作，此内容为加分项： 利用数值仿真研究质量不变的情况下厚度分配对轻质材料夹芯管的抗冲击性能的影响。
2.2 技术方案及措施、目标： 上述内容按照如下技术方案展开：首先，在文献调查阶段要了解泡沫铝夹芯材料及夹芯管道结构的特征和力学性能，在此基础上设计实验方案。实验分为两部分，分别是泡沫铝夹芯和钢管的材料实验以及夹芯管道的冲击实验。在实验的基础上，利用ABAQUS有限元分析软件对夹芯管冲击过程进行仿真模拟，并利用数值仿真方法对参数影响进行分析。  图1 轻质夹芯海洋工程管道冲击实验研究方案 |
3. 研究计划与安排
第1－2周：分析设计任务书，了解设计要求。查阅相关文献资料，确定方案，完成开题报告。
第3周：阅读文献，完成英语论文翻译。
第4-5周：撰写实验方案，设计、加工实验夹具，购买实验材料，加工制备管道结构。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] olurino b, fleck n a, ashby m f. deformation and fracture of aluminium foams[j].materials science amp; engineering a, 2000, 291(1–2):136-146.
[2] lu g, yu t. - energy absorption of structures and materials[j]. energyabsorption of structures amp; materials, 2003:385–400.
[3] 陈静友, 李成兵. 泡沫铝力学性能与吸能特性研究进展[j]. 材料开发与应用, 2013, 28(4):104-113.
