随着水深的增加,传统的钢质立管逐渐难以满足深海油气勘探开发的需求,而具有高的比刚度和比强度、耐腐蚀性能好、抗疲劳能力强及轻量化等优良性能的复合材料逐渐被应用于海洋立管中。然而,由于粘结剂层与被粘结层界面端部奇异应力场的存在,粘结接头成了复合材料立管系统中最薄弱的环节,一般来说粘结接头的实际承载能力低于甚至远低于理论承载能力。一个很重要的因素就是各种粘结界面缺陷的普遍存在。本文从理论和数值计算两方面,对粘结接头应力分布、应力强度因子及裂纹扩展问题进行了研究和探讨:在一阶层合板理论的基础上建立粘结接头分析模型,推导立管粘结接头粘结剂层的应力分布,理论结果与有限元分析结果吻合较好,在此基础上,运用权函数理论,结合片条合成法,推导出含初始裂纹的立管粘结接头在拉伸载荷下的应力强度因子表达式。针对南海1500米水深,利用ABAQUS软件建立立管等效梁模型,获得立管在一年一遇与百年一遇风暴条件下的动态响应。提取整体分析中危险截面的应力分布作为后续分析中局部接头有限元模型的边界条件。利用扩展有限元法,在一年一遇风暴条件下,模拟粘结接头中垂直于双材料界面裂纹的扩展情况,主要研究了弹性模量比与泊松比比值对裂纹扩展角以及扩展方向的影响。建立简化的复合材料立管粘结接头模型,在百年一遇风暴条件下对接头进行应力分析,针对立管接头MCI部位易出现裂纹扩展情况,建立接头局部模型,设置初始裂纹,利用XFEM对裂纹扩展进行预测。