双金属复合管具有抗腐蚀、经济性高的优点,是解决高腐蚀性原油开采问题的一个重要手段。机械复合型双金属复合管由外层碳钢管和内层不锈钢衬里管通过机械工艺紧密结合而成,其中由热液压成型工艺制成的机械复合型双金属管结合力更为稳定。由于内衬管和外管之间的残余接触应力是影响双金属复合管性能的一项重要指标,本文首先研究了热液压成型工艺中残余接触应力的控制。考虑材料的非线性和内外管之间的接触特性,建立有限元模型对双金属复合管热液压成型的升温、加压、卸压、降温的生产过程进行数值模拟。开展热液压成型过程参数敏感性分析,研究了内外管的厚度比、内外管初始半径差、外管加热温度、液压大小和接触热传导对内外管接触压力响应和内衬管应力-应变响应的影响。研究表明,双层管之间热传递对内衬管环向应力-应变响应有明显影响,生产中可以通过结合试验选取适当内衬管厚度、减小初始半径差、提高外管加热温度和液压来增大内外管的结合力。海底管道面临复杂的海底地形和环境载荷,双金属复合管具有内衬管薄和环向有残余应力等特点,研究双金属复合管的力学性能对于保障油气输送安全有重要意义。本文基于圆管轴压屈曲变形理论,考虑双金属复合管内外管材料的非线性,设计双金属复合管的非轴对称初始几何缺陷形式,通过建立有限元模型数值模拟有初始几何缺陷的热液压成型双金属复合管的轴压和受弯两种加载过程。基于此分别研究始缺陷几何特征对双金属复合管受压和受弯屈曲行为的影响,然后分别研究不同环向残余应力、内外管厚度比和压强差下双金属复合管受压和受弯屈曲褶皱分离过程中的应力-应变响应。研究表明,初始几何缺陷会削弱复合管的轴压承载力,增大内衬管环向残余压应力、调整海底管道工作内压、选取合适的内外管厚度比可以增强双层管抵抗内外管分离的能力,并且,双金属复合管在局部受弯时极易发生内外管分离,缺陷的存在会加重内外管的分离,可以通过增大环向残余应力、增大外管厚度和保持内压大于外压来增强双金属复合管的局部弯曲性能。