海底管道是海洋运输原油的重要方式,一旦出现泄漏情况,对于海洋环境会有极大的危害,对经济及社会也会造成很大的影响。管道连接器可用于管道修复时的快速连接,因此,连接器的研究具有非常重要的意义。针对海底管道连接器的连接难度大、密封可靠性不强等问题,本文以自驱动式深海管道连接器为研究对象,展开连接器的密封圈力学分析、密封结构优化、温度场和耦合应力分析以及样机实验等研究。综合分析海洋复杂环境并明确管道连接器的性能指标,设计出一种自驱动式深海管道连接器的总体结构及各个部件,并给出该连接器的安装过程。通过分析连接器的密封过程,进行密封圈不同工作阶段的密封行为分析及计算,得到自驱动式深海管道连接器的接触应力和驱动力的数学表达式,对于连接器要能实现稳定密封的要求,得到连接器能实现可靠密封的最大驱动力。根据连接器的密封结构方案和连接器的使用工况,确定了密封圈的材料,并进行橡胶单轴拉伸实验,随后通过拟合确定本文所使用的超弹性材料的本构模型参数。以连接器的密封结构为研究对象,通过有限元仿真分析常规密封结构和防突密封结构的接触应力分布特点,确定密封效果好的密封方案。确定了能反映自驱动式深海管道连接器密封性能的目标变量,分析了设计变量对各目标变量的贡献率并确定出关键设计变量。为改善密封性能,对连接器的密封结构进行尺寸优化,对比其在相同加载条件下优化前后的密封性能,验证优化设计的合理性。针对自驱动式深海管道连接器与周围环境涉及的热对流及热辐射问题,通过等效方法对连接器的传热方式作了一定的简化。在自驱动式深海管道连接器静力学分析的基础上,利用完全热力耦合法建立了连接器在温度载荷下的有限元模型,进行了瞬态、稳态下的分析。得到了密封结构在稳态时的温度场分布特点及瞬态条件下温度随时间的变化规律,研究了在不同工况下连接器的密封圈应力和密封性能变化。为验证理论计算及数值仿真的正确性,加工出1:1规格的8寸自驱动式深海管道连接器样机。通过连接器的加载实验,验证驱动力计算的正确性;通过密封性能实验的对比,验证了防突设计有效改进了连接器的密封性能,并验证了优化后的密封结构性能更好;通过温度压力实验验证了自驱动式深海管道连接器在高温下具有良好的密封性能。