连续油管具备柔性好、效率高等优势,在钻井、完井、修井和集输等油气领域得到广泛应用。常见的金属连续油管容易发生磨损、腐蚀失效,而复合材料具备良好的耐腐蚀性能,因而以玻璃钢复合连续油管为代表的复合连续油管得以设计与应用。但由于玻璃钢复合连续油管结构较为新颖、技术尚未成熟,在设计、应用过程中依旧存在有待解决的问题。在设计方面,玻璃钢复合连续油管复杂的接触作用、结构形式与材料属性使得截面力学性能分析成果较少,进而难以为结构优化设计提供参考,最终阻滞了国内复合连续油管技术的发展;在应用方面,在诸如开采沉陷、山体滑坡、洪水冲击等地质灾害作用下,管道会出现大跨度的悬空,影响安全运行,然而国内外并未就玻璃钢复合连续油管的悬空力学行为进行深入分析,从而无法为复合连续油管的悬空治理提供科学指导。针对以上两个问题,本文开展工作如下:1、多层螺旋缠绕结构接触作用模型研究。综合考虑玻璃钢复合连续油管等多层螺旋缠绕结构的几何特征、管道内部的接触摩擦及玻璃钢材料的各向异性,依托有限元软件Abaqus建立多层螺旋缠绕结构接触作用模型,并通过理论对比验证模型准确性和优越性。在此基础上,从单元类型、模型长度入手对接触作用模型进行优化,以期提高计算效率并为下一步的截面力学性能分析奠定基础。2、玻璃钢复合连续油管截面力学性能分析。基于多层螺旋缠绕结构接触作用模型,以静刚度与von Mises应力作为评判截面力学性能的指标,分析玻璃钢复合连续油管在拉伸、压缩、扭转、弯曲等载荷下的截面力学性能。在此基础上,研究内/外纵向拉伸层的厚度组合形式、缠绕角度及抗压增强层的缠绕角度等参数对不同载荷下截面力学性能的影响,为玻璃钢复合连续油管结构优化和悬空分析奠定基础。3、多层螺旋缠绕结构管道悬空模型研究。以玻璃钢复合连续油管为例,结合截面力学性能分析结果与刚度等效原理,对多层螺旋缠绕结构的复杂截面进行等效简化。在此基础上,考虑管道与土体的相互作用,依托有限元软件ANSYS建立多层螺旋缠绕结构的管道悬空模型,通过理论对比验证模型准确性,为玻璃钢复合连续油管的悬空力学行为分析奠定基础,也为复杂结构管道的悬空分析提供一种简单有效的方法。4、玻璃钢复合连续油管悬空力学行为分析。基于多层螺旋缠绕结构管道悬空模型,分析输送内压、地基系数、覆土埋深、悬空长度及输送介质等因素对玻璃钢复合连续油管悬空力学行为的影响,研究玻璃钢复合连续油管的极限悬空状态并给出失效预测公式,为玻璃钢复合连续油管的悬空治理及失效评判提供指导。