深水夹层复合管侧向屈曲机理与控制技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51909219
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张新虎
  • 依托单位：
    西北工业大学
  • 学科分类：
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The deepwater oil and gas pipelines should have excellent thermal insulation properties because of low temperature and high pressure. Sandwich pipes, with high load-carrying capacity and excellent thermal insulation property, can be the effective solution for the deepwater submarine pipelines. However, due to high temperature and internal pressure, the deepwater sandwich pipes tend to buckle laterally that may lead to fatigue or fracture. It is a huge challenging to accurately analyze the lateral buckling response of sandwich pipes and to control it effectively because of the complex structure and interaction between middle layer and inner or outer pipes. The studies and recommended practices focusing on lateral buckling of sandwich pipes are lacking. Experimental tests, theoretical model analysis and numerical calculation are used in this project to study the lateral buckling of sandwich pipes. At the same time, the control technology for lateral buckling of sandwich pipes is also studied based on the sleeper method. There are two aims of this project. One is to reveal the relationship between critical buckling force and structure parameters, material parameters, imperfections, vertical loads, lateral resistance, as well as interaction between middle layer and inner or outer pipes. The other aim is to build the control standard for lateral buckling of sandwich pipes. These all contribute to build the control theory and technology of lateral buckling for the application of sandwich pipes in deepwater or ultra-deepwater.
深水高压低温的环境特点决定了深水油气管道需要具有较好的保温绝热性能。深水夹层复合管，由于具有较高的结构强度和良好的保温绝热性能，近年来被认为是有效的深水油气管道解决方案。但在其内部高温和高压环境下，深水夹层复合管容易发生侧向屈曲而导致管道疲劳或断裂等失效形式。深水夹层管是一种复合结构，层间相互作用复杂，准确描述其侧向屈曲特性并开展侧向屈曲控制具有很大挑战，到目前为止国内外研究和规范也鲜有涉及。本项目拟采用实验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法，研究夹层管侧向屈曲机理，揭示夹层管侧向屈曲临界轴力与夹层管的结构参数、材料参数、初始缺陷、竖向载荷、侧向约束力以及层间相互作用等之间的内在联系。同时，结合枕木法研究夹层管侧向屈曲响应参数与枕木结构参数之间的关系，建立夹层管侧向屈曲控制准则，为夹层管在深水和超深水油气资源开发工程中的应用奠定重要的理论和技术基础。

结项摘要

深水管壳结构在外部静水压力载荷或内部高温高压载荷下容易发生屈曲而导致最终结构破坏，从而造成重大的经济损失。深水复合管壳结构的屈曲机理以及屈曲有效控制问题是深水工程装备的设计难题。本项目首先开展了深水复合管壳结构的层间剪切和轴向推出试验，得到复合管壳结构环向和轴向相互作用模型，在此基础上建立了深水管壳结构数值分析模型，系统研究了材料参数、结构参数、初始缺陷、管土相互作用对深水管壳结构屈曲临界力的影响规律，得到了考虑以上影响因素的深水管壳结构屈曲临界力预测公式；同时研究了厚壁深水管壳结构的屈曲与强度失效交互机制，分析了长径比、厚径比、铺层角度和顺序对深水复合管壳结构的屈曲临界力和强度失效压力的影响规律，提出了预测厚壁深水复合管壳结构屈曲临界力和强度失效压力的预测模型；最后针对深水管壳结构的抗屈曲设计提出了预置缺陷法，通过控制其外表面和内表面轮廓曲线大大提高深水管壳结构的抗屈曲能力，提出了这种方法下深水管壳结构屈曲临界力的理论解，对于深水工程装备中管壳结构的抗屈曲设计提供了理论支撑与技术支持。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（13）
Buckling of composite shells with a novel initial imperfection model subjected to hydrostatic pressure
具有新型初始缺陷模型的复合材料壳在静水压力下的屈曲
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2022.115949
  • 发表时间：
    2022-07
  • 期刊：
    Composite Structures
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Xinhu Zhang;Zhun Li;Zhaoqi Yang;Leilei Jiang;Guang Pan
  • 通讯作者：
    Guang Pan
Collapse of thick-walled subsea pipelines with imperfections subjected to external pressure
存在缺陷的厚壁海底管道在外压作用下倒塌
  • DOI：
    10.1016/j.oceaneng.2020.107705
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Ocean Engineering
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Xinhu Zhang;Guang Pan
  • 通讯作者：
    Guang Pan
Effect of non-symmetrical corrosion imperfection on the collapse pressure of subsea pipelines
非对称腐蚀缺陷对海底管道垮塌压力的影响
  • DOI：
    10.1016/j.marstruc.2020.102806
  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Marine Structures
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Xinhu Zhang;Baiqiao Chen;C. Guedes Soares
  • 通讯作者：
    C. Guedes Soares
Sparse Polynomial Chaos Expansion for Uncertainty Quantification of Composite Cylindrical Shell with Geometrical and Material Uncertainty
具有几何和材料不确定性的复合圆柱壳的不确定性量化的稀疏多项式混沌展开
  • DOI：
    10.3390/jmse10050670
  • 发表时间：
    2022-05
  • 期刊：
    Journal of Marine Science and Engineering
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Ming Chen;Xinhu Zhang;Kechun Shen;Guang Pan
  • 通讯作者：
    Guang Pan
Experimental and numerical analyses on buckling and strength failure of composite cylindrical shells under hydrostatic pressure
静水压力下复合材料圆柱壳屈曲和强度破坏的实验和数值分析
  • DOI：
    10.1016/j.oceaneng.2022.110871
  • 发表时间：
    2022-04
  • 期刊：
    Ocean Engineering
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Xinhu Zhang;Zhun Li;Pu Wang;Guang Pan
  • 通讯作者：
    Guang Pan

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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