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  1. “十一五”规划
  2. “十二五”规划
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  4. “十四五”规划
  1. 本书为专着。主要针对柔性海洋结构和柔性管机械行为分析相关的有限元知识，与海洋立管相关的材料及其成型加工技术，海底管道热传导，海洋洋流载荷及海底土壤接触约束条件，重点以海底铺架管道、深海用柔性管道及其海底用脐带管为主，从理论设计、应用等进行阐述，第一次将这两种管线的核心设计理念融合在一起阐述，将二者异同交叉阐述，既避免了重复阐述，又强调了这两种管道的核心差异。本书具有鲜明的行业特点和独创性及前沿性。
  1. Hydrocarbon and mineral exploration and production is moving into deeper waters to meet growing demands world wide. ;Advanced technologies are essential to ensure deep ocean activities to be safe, economic and sustainable.

    Offshore pipelines have been widely used to transport the fluids from the wells to onshore infrastructures. Flexible risers are key components of floating production systems for both shallow and deep water projects. How to design and analyze these structures to meet the deep water challenge have been an industry challenge for many years and there is a great need to further develop the technology for application in ultra-deep water depths.

    The book “Aspects on Design and Analysis of Offshore Pipelines and Flexibles” contains the state-of-the-art with respect to structural strength analysis of 0ffshore and flexibles. It provides not only fundamental understanding of how to design such structures，but also give details on how to solve complicate problems in a practical way，by which the industry will be benefited.

    The book summarizes the authors' decades of knowledge and experience in offshore industry and the contents are organized so that it can be adapted as teaching material for master level students at the universities. It can also serve as a handy reference book for engineers who are dealing with structural analysis of offshore pipelines and flexibles.
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  2. 海洋工程管道是在海洋油气输送的生命线，而柔性立管则是浮式油气开发的最关键的核心装备之一，柔性管线也常常起到连接海底设备的作用。二者的设计与功用既有区别又各有特点。《海洋工程柔性立管与海底管道设计及分析》一书的出版第一次将这两种管线的核心设计理念融合在一起进行阐述。将二者的异同交叉阐述，既避免了相同问题的重复阐述，又强调了这两种管道的核心差异。该书从理论与应用的层面深入剖析了这两种管道在设计与分析时所需要解决的关键问题,具体包括对这两种结构相关的特殊管线的有限元技术处理，与柔性立管相关的材料及其成型加工技术，海底管道热传导，海洋洋流载荷及其海底土壤接触约束条件，重点以海底铺架管道、深海用柔性立管及其海底输送管想为主要研究对象，从机理分析，数学建模、工程应用等方面进行综合梳理。特别需要指出的是，该书第一次深入详细地阐述了柔性立管的力学机制以及数学模型，为设计者提供了坚实的理论基础。本书将理论到实践、应用及设计工具完全集成在一起，软件是由第一作者自主开发，广泛应用于海洋和石油领域，包括中国市场和国外市场。
    对于有经验的海洋油气开发的工程及科研人员，该书可以提供必备而全面的参考。而对于有志于未来从事海洋油气开发的在校学生，该书也是一本深入浅出、表述清晰的经典之作，具有极大的实用价值和推广价值。


    Hydrocarbon and mineral exploration and production is moving into deeper waters to meet growing demands world wide. Advanced technologies are essential to ensure deep ocean activities to be safe, economic and sustainable.

    Offshore pipelines have been widely used to transport the fluids from the wells to onshore infrastructures. Flexible risers are key components of floating production systems for both shallow and deep water projects. How to design and analyze these structures to meet the deep water challenge have been an industry challenge for many years and there is a great need to further develop the technology for application in ultra-deep water depths.

    The book “Aspects on Design and Analysis of Offshore Pipelines and Flexibles” contains the state-of-the-art with respect to structural strength analysis of 0ffshore and flexibles. It provides not only fundamental understanding of how to design such structures，but also give details on how to solve complicate problems in a practical way，by which the industry will be benefited.

    The book summarizes the authors' decades of knowledge and experience in offshore industry and the contents are organized so that it can be adapted as teaching material for master level students at the universities. It can also serve as a handy reference book for engineers who are dealing with structural analysis of offshore pipelines and flexibles.
    ——国际海洋工程领域权威Torgeir Moan（挪威籍）教授

    为了应对人类快速增长的能源和资源需求，油气开采、海底采矿、水下安装、水下探测等人类的海洋活动已将开始向深远海发展。先进的工程技术是确保人类在这些区域安全、高效、持久和环境友好地开展活动的前提保障。世界范围内都在大规模使用1231231231海底管道将油气从海底井口输送到岸上。对于工作于深水区域的油气平台来说，柔性软管是关键的平台与海底的链接通道。如何设计和分析此类结构是近年来海洋工程领域的一个热点和难点问题。发展相应的理论和分析方法，来应对此类深海开发活动中的前沿技术问题，显得尤为重要。
    “海洋工程海底管线与软管设计与分析”一书，包含了当今向深海发展过程中所必需的关于海洋管线和软管设计中的最新的研究成果。这本书不但详细介绍了海底管道和软管设计中的基本物理概念，并且从工业应用的角度，详细给出了此类管线结构设计问题的解决方法。
    这本书是作者过去几十年来在海洋工程领域的知识和经验的系统总结；并且按照研究生教学的需要安排各个章节和内容。此书也可以作为在海底管线和软管领域工作的工程师的参考书籍。

    ——“蛟龙号”载人潜水器总体与集成项目负责人崔维成教授    ...查看更多
  1. Contents
    CHAPTER 1  Introduction
    1.1  General remarks 003
    1.2  The design process 008
    1.3  Engineering phases 011
    1.3.1  Steel pipelines 011
    1.3.2  Flexible pipes 012
    CHAPTER 2  Design Principles
    2.1  General remarks 015
    2.2  Design formats 017
    2.3  Discussion of relevant loads 021
    2.4  Discussion of failure modes 029
    2.4.1  Mechanical failure modes for steel pipelines 029
    2.4.2  Mechanical failure modes for flexible pipes 034
    2.5  Cross-section design 037
    CHAPTER 3  Steel Pipeline Design
    3.1  General remarks 043
    3.2  Stress and strain components 043
    3.3  Wall thickness design 047
    3.3.1  The hoop stress (bursting) criteria 047
    3.3.2  External pressure collapse 047
    3.4  Design against other relevant failure modes in
    steel pipelines 051
    3.4.1  Buckling due to combined loads 051
    3.4.2  Fatigue 053
    3.4.3  Other mechanical failure modes 053
    CHAPTER 4  Mechanical Behaviour of Flexible Pipes
    4.1  General remarks 057
    4.2  Governing stress components 057
    4.3  Wire geometries 061
    4.4  Behaviour due to axi-symmetric loads 063
    4.4.1  General 063
    4.4.2  Axial loading 064
    4.4.3  Torsion 074
    4.4.4  Internal and external pressure 075
    4.5  Behaviour in bending 077
    4.5.1  General 077
    4.5.2  Minimum bend radius 078
    4.5.3  Stresses and stress resultants related to
    the tensile armour 080
    4.5.4  Stresses related to the pressure armour 090
    4.6  Buckling 093
    4.6.1  Carcass collapse 093
    4.6.2  Tensile armour buckling 097
    4.7  Fatigue 105
    4.7.1  General 105
    4.7.2  Mean stress correction 106
    4.7.3  Mean and dynamic stresses in the tensile armour 108
    4.7.4  Mean and dynamic stresses in the pressure armour 110
    4.7.5  The effect of corrosion failures in terms of
    bursting and fatigue performance 111
    4.7.6  The effect of corrosion in terms of
    lateral wire buckling 113
    4.7.7  The link between global and local analysis 113
    4.8  Computational methods 115
    4.8.1  General 115
    4.8.2  Axi-symmetric stress analysis 116
    4.8.3  Bending and fatigue stress analysis 118
    4.8.4  Special cases 119
    CHAPTER 5  Heat Transfer and Thermal Insulation
    5.1  General remarks 123
    5.2  The heat transfer coefficient 124
    5.2.1  Conduction 125
    5.2.2  Convection 127
    5.2.3  Influence of soil burial 127
    5.3  The temperature profile 128
    5.4  Time to reach critical temperature 129
    CHAPTER 6  Steel Pipeline Material Selection and Welding
    6.1  General remarks 135
    6.2  Material selection 136
    6.3  Pipeline welding 138
    6.3.1  General 138
    6.3.2  Welding processes 139
    6.3.3  Non-destructive testing 141
    CHAPTER 7  Pipeline Installation
    7.1  General remarks 145
    7.2  Pipeline installation methods 145
    7.2.1  Controlled depth tow method 146
    7.2.2  J-lay 147
    7.2.3  S-lay 149
    7.2.4  Selection of method 150
    7.3  Pipeline installation analysis 152
    7.3.1  The effective tension concept and Archimedes law 153
    7.3.2  The catenary equation 158
    7.3.3  Minimum horizontal radius 160
    7.3.4  Residual radius and roll 161
    CHAPTER 8  Global Buckling
    8.1  General remarks 169
    8.2  The process of buckling 169
    8.3  Analytical global buckling model 173
    8.4  The significance of different parameters included in an
    upheaval buckling analysis 177
    8.4.1  Formulation of the upheaval buckling failure function 177
    8.4.2  Input parameters and failure function 180
    8.4.3  The Hasofer-Lind reliability index 182
    8.4.4  Results 184
    CHAPTER 9  The Finite Element Method as Applied to
    Slender Structures
    9.1  General remarks 189
    9.2  Basics of the finite element method 191
    9.3  Non-linear effects 194
    9.4  Strain and stress measures 197
    9.5  Non-linear finite element methods 201
    9.5.1  Equilibrium equation 201
    9.5.2  Non-linear formulations 202
    9.5.3  Material law-plasticity for metals 205
    9.5.4  Solution techniques 211
    9.6 Description of some elements of general relevance for
    global analysis of slender structures 219
    9.6.1  General 219
    9.6.2  Pipe elements 220
    9.6.3  Seabed contact element 223
    9.6.4  Roller contact element 226
    9.6.5  Pipe-in-pipe contact element 228
    9.7 Description of elements related to global and
    local response of flexible pipes and umbilicals 232
    9.7.1  General 232
    9.7.2  Helical beam elements 232
    9.7.3  Associated elements 237
    CHAPTER 10  Modelling and Analysis Examples
    10.1  General remarks 243
    10.2  Dynamic simulation of S-lay 243
    10.2.1  Objectives 243
    10.2.2  Input data 244
    10.2.3  Modelling 245
    10.2.4  Results 247
    10.3  J-tube pull-in 249
    10.3.1  Objectives 249
    10.3.2  Input data 250
    10.3.3  Modelling 251
    10.3.4  Results 252
    10.4  Pipeline walking 253
    10.4.1  Objectives 253
    10.4.2  Input data 253
    10.4.3  Modelling 254
    10.4.4  Results 254
    10.5  Lateral buckling versus alternative soil models 256
    10.5.1  Review of lateral soil models 256
    10.5.2  Objectives 259
    10.5.3  Input data and modelling 259
    10.5.4  Results 260
    10.6  Pipeline trawl-gear interaction loads 261
    10.6.1  General remarks 261
    10.6.2  Objectives 265
    10.6.3  Input data 265
    10.6.4  Modelling 266
    10.6.5  Results 267
    10.7  Stress behaviour of flexible riser at the platform hang-off 269
    10.7.1  Objectives 269
    10.7.2  Input data 269
    10.7.3  Modelling 271
    10.7.4  Results 272
    10.8  Lateral buckling behaviour of tensile armours 274
    10.8.1  Objectives 274
    10.8.2  Input data 274
    10.8.3  Modelling 276
    10.8.4  Results 278
    Bibliography 283
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  2. 作者简介
    第一作者：Svein Sævik（国籍：挪威）：
        挪威科学技术大学（NTNU）海洋工程系副主任，教授，硕士管理主任，海洋结构实验室主任，挪威深海（2500米）采矿首席科学家，挪威国家石油公司、挪威船级社DNV首席专家，欧洲海洋石油学会资深专家，被称为“挪威海洋立管设计之父”。致力于解决复杂海洋环境下立管、柔性管、脐带管的优化设计，仿真技术及疲劳计算，并在该领域处于世界前列。由其自主开发的计算模型和算法被泛应用于海洋及石油工业。
    主要研究领域为深海柔性生产系统（柔性立管，脐带缆及电缆）的结构强度分析，包括开发管线应力分析的有限元模型，开发疲劳分析实验的缩减尺寸模型，完善疲劳分析缩减模型到全尺寸模型的数学转化基础。
    2002与挪威科学技术大学教授Stig Berge共同获得挪威国家石油学术研究奖励；多次获得挪威海洋技术研究所MARINTEK年度最佳论文奖；2010 被评为海洋与极地工程年会（OMAE）年度最佳论文；与里约热内卢联邦大学，中国浙江大学、西南交通大学有合作关系。

    第二作者：Naiquan Ye（国籍：挪威）:
        挪威海洋技术研究院MARINTEK高级研究员,国际极地海洋工程ISOPE技术委员会委员，NTNU特聘博士导师，和Sævik联合培养博士，多个国际重要期刊论文评审员，两次（2007,2011）获得MARINTEK最佳文章奖励。
    主要研究领域：海洋油气开发系统重点装备，包括柔性立管、脐带缆、动态电缆的研究，侧重复杂截面的应力、强度以及疲劳分析。
    建立MARINTEK与中海油、中石油长期的项目合作；建立MARINTEK与上海电缆研究所合作关系；建立MARINTEK能源部与上海船舶柴油机研究所的合作关系。
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