刘淼儿，杨 亮，范嘉堃，李文博，张恒瑞，隋云杰，杨志勋，岳前进，阎 军

(1. 中海石油气电集团技术研发中心，北京 100028；2. 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116023；3. 海信(山东)冰箱有限公司，山东 青岛 266100；4. 哈尔滨工程大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；5. 大连理工大学 海洋科学与技术学院，辽宁 盘锦 124221)

0 引言

深水柔性管道是连接着水面浮体与海底井口之间的重要输运设备，被誉为深海油气开采系统的“血管”。典型的非黏结柔性管道结构如图1所示： 柔性管道主要包括金属层(骨架层、抗压铠装层、抗拉铠装层)与聚合物层(内护套、防磨层、外护套)，金属层的功能是抵抗径向与轴向载荷，聚合物层的功能是防止层间接触与内部流体介质泄漏[1]。

图1 典型非黏结柔性管道的结构示意图[1]

骨架层作为深水柔性管道的最内层结构，是由钢带经过多道次冷弯成形的异型互锁截面缠绕成形，主要用于抵抗来自深海环境巨大的外部压力，防止管道发生压溃失效，如图2所示。由于其自身结构复杂，在外载荷作用下还存在大量接触摩擦，这给骨架层的失效分析带来巨大的困难，近年来对于骨架层结构性能的研究一直是海洋柔性管道领域的热点。Zhang等[2]将骨架层通过截面积等效的方式等效为一定厚度的圆筒，然后利用铁木辛柯提出的弹性稳定性理论[3]求解临界压溃载荷，但是这种理论计算结果与数值模拟结果误差较大。Neto M等[4]认为骨架层是依靠其自身的弯曲刚度来抵抗外部压力，因此将单位长度上的截面弯曲刚度等效得到圆筒厚度，其计算结果相比用面积等效方法的结果有所改善。……