SCR管—土相互作用及触地点疲劳分析
发布时间：2021-08-15 00:00
全球工业发展对油气的需求量不断增加,陆上油气及近海油气资源已经远不能满足需要,深海油气资源开发已经成为世界各国关注的焦点。我国海洋油气的开发也逐渐走向深海,南海海域已探明的油气储量极为丰富,海洋资源的开发成为重点的的研究方向。触地点（TDP）是悬链线立管最初接触海床土体的部位,是悬垂段和拖地段的连接点。虽然触地点是悬垂段张力最小点,但在海洋环境载荷及顶端浮体运动的影响下,拖地段与海床土体不断发生相互作用,使触地点成为悬链线立管疲劳分析的热点。本文首先总结了国内外悬链线立管管-土相互作用试验和数值模拟的研究进展,同时介绍了钢悬链线立管疲劳分研究现状。其次,介绍了海洋结构物的疲劳分析方法,以及管-土相互作用的分析方法,重点在于采用P ? y曲线模拟海床土体特性以及基于裂纹扩展计算的疲劳分方法。然后,采用有限差分方法对悬链线立管触地区管-土相互作用进行了静态模拟,研究了立管顶端位移、土体吸力、土体刚度等因素对触地点位置的影响;并与Hodder等的试验结果进行了对比,得出了相应的变化规律。再次,采用ANSYS中的非线性弹簧单元,模拟了反复加载时管-土的相互作用。采用了简化的土体滞回曲线模型,模...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
–5管-土作用全尺寸模型试验
[7]。同时该试验得到了海床土体吸力随加载位移的变化曲线（如图1-6）。CARISIMA试验模型是小尺度实验室试验，在NGI进行。试验分两个阶段，第一阶段包括14个垂向试验和17个水平试验，第二阶段包括10个垂向试验和6个无规则试验。CARISIMA JIP的主要目的是得到软质粘土中立管-土体相互作用的模型。该模型可以在现有的程序中对立管进行全局分析，并且可以预测垂向和水平方向的土体抗力，在预测触地区域的疲劳寿命和极端应力时有足够的精度。图 1–5 管-土作用全尺寸模型试验Fig. 1-5 Full Scale Model图 1–6 土体吸力曲线Fig. 1-6 Soil Suction Curve
刚度的PVC管，这样可以保证使用相对大直径管做模拟实验。试验通过左端的作动器施加位移载荷，管右端保持静止。通过沿管长布置的一些列传感器和应变片测量管各点的弯矩、应变及位移（试验模型如图1-7所示）。作者将有限元模拟的结果与试验结果进行了对比，得到了立管弯矩随顶端位移的变化规律、触地点位置随顶端位移的变化规律以及循环加载时管道的整体变形。Fontaine[58]分别在静态载荷及循环载荷下进行了管土作用试验，研究了影响垂向土体刚度和等效阻尼的因素。图 1–7 Hodder 实验模型图Fig. 1-7 Experiment Model
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于海床吸力和刚度衰减模型的深海钢悬链线立管动力响应分析[J]. 王坤鹏,薛鸿祥,唐文勇. 上海交通大学学报. 2011(04)
[2]海洋钢结构疲劳裂纹扩展预报单一扩展率曲线模型[J]. 黄小平,贾贵磊,崔维成,祁恩荣. 船舶力学. 2011(Z1)
[3]钢悬链线立管触地点区域管土相互作用的有限元分析[J]. 王小东,郭海燕,高秦岭,孟丹. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[4]考虑海床土吸力的SCR-Spar整体波浪响应分析[J]. 白兴兰,黄维平. 海洋工程. 2010(02)
[5]深海钢悬链立管时域疲劳寿命预估研究[J]. 杨和振,李华军. 振动与冲击. 2010(03)
[6]深海钢悬链立管触地点动力响应分析[J]. 傅俊杰,杨和振. 海洋工程. 2009(02)
[7]钢悬链线立管与海床土体接触问题的ANSYS有限元分析[J]. 郭海燕,高秦岭,王小东. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2009(03)
[8]海洋立管-海床土体接触作用数值分析[J]. 杜金新,Low Y M. 工程地质计算机应用. 2008(04)
[9]泥质海床的黏弹塑性模型[J]. 牛小静,余锡平. 清华大学学报（自然科学版）网络.预览. 2008(09)
[10]深海立管涡激共振疲劳寿命简化计算方法[J]. 薛鸿祥,唐文勇,张圣坤. 工程力学. 2008(05)
硕士论文
[1]钢质悬链线立管力学特性与疲劳损伤分析[D]. 王安庆.上海交通大学 2011
[2]钢悬链线立管拖地段与土体相互作用的数值模拟[D]. 王小东.中国海洋大学 2010
[3]深海钢悬链立管动力分析及触地点疲劳特性评估[D]. 傅俊杰.上海交通大学 2010
本文编号：3343429
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
–5管-土作用全尺寸模型试验
[7]。同时该试验得到了海床土体吸力随加载位移的变化曲线（如图1-6）。CARISIMA试验模型是小尺度实验室试验，在NGI进行。试验分两个阶段，第一阶段包括14个垂向试验和17个水平试验，第二阶段包括10个垂向试验和6个无规则试验。CARISIMA JIP的主要目的是得到软质粘土中立管-土体相互作用的模型。该模型可以在现有的程序中对立管进行全局分析，并且可以预测垂向和水平方向的土体抗力，在预测触地区域的疲劳寿命和极端应力时有足够的精度。图 1–5 管-土作用全尺寸模型试验Fig. 1-5 Full Scale Model图 1–6 土体吸力曲线Fig. 1-6 Soil Suction Curve
刚度的PVC管，这样可以保证使用相对大直径管做模拟实验。试验通过左端的作动器施加位移载荷，管右端保持静止。通过沿管长布置的一些列传感器和应变片测量管各点的弯矩、应变及位移（试验模型如图1-7所示）。作者将有限元模拟的结果与试验结果进行了对比，得到了立管弯矩随顶端位移的变化规律、触地点位置随顶端位移的变化规律以及循环加载时管道的整体变形。Fontaine[58]分别在静态载荷及循环载荷下进行了管土作用试验，研究了影响垂向土体刚度和等效阻尼的因素。图 1–7 Hodder 实验模型图Fig. 1-7 Experiment Model
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于海床吸力和刚度衰减模型的深海钢悬链线立管动力响应分析[J]. 王坤鹏,薛鸿祥,唐文勇. 上海交通大学学报. 2011(04)
[2]海洋钢结构疲劳裂纹扩展预报单一扩展率曲线模型[J]. 黄小平,贾贵磊,崔维成,祁恩荣. 船舶力学. 2011(Z1)
[3]钢悬链线立管触地点区域管土相互作用的有限元分析[J]. 王小东,郭海燕,高秦岭,孟丹. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[4]考虑海床土吸力的SCR-Spar整体波浪响应分析[J]. 白兴兰,黄维平. 海洋工程. 2010(02)
[5]深海钢悬链立管时域疲劳寿命预估研究[J]. 杨和振,李华军. 振动与冲击. 2010(03)
[6]深海钢悬链立管触地点动力响应分析[J]. 傅俊杰,杨和振. 海洋工程. 2009(02)
[7]钢悬链线立管与海床土体接触问题的ANSYS有限元分析[J]. 郭海燕,高秦岭,王小东. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2009(03)
[8]海洋立管-海床土体接触作用数值分析[J]. 杜金新,Low Y M. 工程地质计算机应用. 2008(04)
[9]泥质海床的黏弹塑性模型[J]. 牛小静,余锡平. 清华大学学报（自然科学版）网络.预览. 2008(09)
[10]深海立管涡激共振疲劳寿命简化计算方法[J]. 薛鸿祥,唐文勇,张圣坤. 工程力学. 2008(05)
硕士论文
[1]钢质悬链线立管力学特性与疲劳损伤分析[D]. 王安庆.上海交通大学 2011
[2]钢悬链线立管拖地段与土体相互作用的数值模拟[D]. 王小东.中国海洋大学 2010
[3]深海钢悬链立管动力分析及触地点疲劳特性评估[D]. 傅俊杰.上海交通大学 2010
本文编号：3343429
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