海底管道是海洋油气运输的核心,因而其安全问题越来越受到关注。海底管道在实际运行过程中,受到如海水冲击等各种载荷、腐蚀及环境的影响,会到导致管道失效。因此研究海底管道的失效问题具有一定的工程应用价值。本文借助于有限元软件和Matlab工具编程,采用数值模拟的方法对海底管道的失效问题展开分析,并根据实测数据对管道受腐蚀时的失效概率进行评估。具体研究内容如下：建立一种悬跨崎岖海床上的海底管道在海底环境下失稳变形的有限元模型。考虑海底管道受重力和水流冲击下环境,采用有限元数值模拟的方法计算海底管道的最大位移,最大应力和最大应变。并分析管道在受不同水流速度的冲击下稳态振动及瞬态振动对海底管道失稳或失效的影响。数值结果表明,管道的最大位移、应力和应变在瞬态情况下比稳态情况下大,且与管道长度都近似呈二次曲线关系。建立一种含表面半椭圆裂纹管道断裂和疲劳失效的有限元计算模型,提出一种提高海底管道疲劳寿命的局部表面纳米化方法。通过数值模拟,计算出在不同大小载荷下,管道裂纹尖端的J积分及管道的疲劳寿命。在此基础上,对管道疲劳裂纹尖端附近采用一定特殊方式的表面纳米化。计算结果显示,在同样情况下,管道裂纹尖端的J积分有一定程度降低,说明可达到一定程度的止裂效果；同时,海底管道的疲劳寿命有很大提升,即可延长管道使用寿命。针对具体工程问题,采用归一型HL-RF法对海底管道受腐蚀的可靠度展开分析,得到相关的失效概率。根据管道长度,管道厚度,腐蚀裂纹长度及裂纹深度和管道内壁压力的概率分布(均值和变异系数),得到对应的功能函数。讨论了不同变异系数下,管道失效概率随运行时间的变化曲线；同时讨论了不同运行时间,管道失效概率随均值的变化曲线。进而分析海底管道失效概率并获得管道的可靠度。