柔性管道已广泛用于石油工业,诸如:静态管线和动态立管等。他们把卫星井和平台通过石油管汇连接起来。在深海中,由于其弯曲刚度小(相对于抗拉刚度和扭转刚度),柔性管可以承受大变形和大位移,因此,柔性管成为人们关注的热点和焦点。但是,由于柔性管一般采用面向用户设计,而且许多重要的部件仍为国外几大公司掌握的专利产品。为促进柔性管设计制造的国产化,本文通过有限元软件ANSYS参数化设计语言来建模分析柔性管主要承力层几何尺寸对结构整体应力分布的影响。ANSYS参数化设计语言(APDL)是ANSYS的二次开发语言,利用APDL程序语言可以实现参数化建模,施加参数化载荷和求解以及参数化后处理,从而实现有限元分析全过程的参数化。在参数化分析的过程中,通过直接修改相应的设计参数、载荷条件、边界条件等来实现对不同几何尺寸、不同工况和不同位移约束条件下的模型进行分析。本文应用APDL语言,实现了建模过程的程序化,自动化,对典型五层粘结柔性管、四层无粘结柔性管和五层无粘结柔性管中主要承力层的不同几何尺寸和不同载荷条件进行了参数化处理和计算。通过单向拉伸实验,验证了两种型号无粘结柔性管模型的有效性。在此基础上,从三维有限元分析计算得到了以下结论:1)在线弹性范围内的典型五层粘结柔性管在内外压单独作用时,各层径向应力存在连续性。内压作用时,粘结柔性管最外层的径向应力远小于其它各层。对于粘结柔性管的环向应力,螺旋装甲扁钢层比其它各层大很多。此外,螺旋装甲扁钢层的缠绕角度对各层应力分布的影响并不太明显。2)在线弹性范围内的典型五层粘结柔性管在内外压单独作用时,随着扁钢层厚度的增加,虽然其径向应力的减少不明显,但是其环向应力的减少非常显著。因此柔性管设计应根据柔性管工作的实际海况和施工要求,应合理选择螺旋装甲扁钢层的厚度,以在保证柔性管承载能力的前提下,尽量增大柔性管的柔度。3)在线弹性范围内的典型五层粘结柔性管在弯矩载荷作用下,随着螺旋缠绕层螺旋角度的增加,最外两层的平均轴向应力减小,而内三层的平均轴向应力却增大了。4)弹性范围内的无粘结柔性管在拉伸载荷作用时,型号Ⅰ管道的整体刚度主要来自于防渗层,钢绞线承载力特别低,型号Ⅱ管道的整体刚度较前者有显著提高。对于型号Ⅱ管道,钢丝螺旋角度改变对管道整体刚度影响很大,在50度左右达到最小。而单独增大扁钢层厚度、增加螺旋钢丝锭数和扁钢层等效E_y都能提高柔性管的整体刚度。