管中管结构非线性时域分析

发布时间：2022-08-23 14:13

　　立管是连接海上平台与海底设备的重要部件,管中管形式（tube-in-tube）因其特有的优点而被广泛应用于顶张紧式立管（TTR）上。在现有规范中,针对管中管结构的强度分析,一般采用等效模型进行整体分析,在此基础上单独校核各层立管；该设计思想存在一定的缺陷,即在多层管系统中,当各层单管变形相差较大的情况下,该方法不能模拟各层立管之间的相互作用,导致其计算结果和真实情况相差较大。因此,本文在国家“863”计划子课题“顶张紧式立管（TTR）设计与安装关键技术研究”项目的资助下,针对适用于张力腿平台（TLP）的TTR立管,研究了管中管结构的数值模拟计算方法及其在环境载荷作用下的动力响应问题。 本文采用ABAQUS/AQUA对管中管结构进行模拟,针对给定的环境条件首先确定一种合理的扶正器分配方案,之后分别计算在四种不同张紧力分配情况下内外管的等效应力、弯矩、位移以及扶正器的受力情况；根据计算结果,本文提出了一种合理的多层管扶正器设置方案及内外管顶张力分配方案。在此基础上,本文进一步研究了顶张力系数、内外管间隙、海流以及波浪等参数的变化对TTR管中管结构动力响应的影响。 分析结果表明：... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 本文研究内容
2 管中管结构及环境载荷
    2.1 管中管结构介绍
    2.2 管顶部张紧力及顶张力系数(TTF)
        2.2.1 立管的有效张力与真实张力
        2.2.2 表观重力
        2.2.3 顶张力系数介绍
    2.3 环境载荷
        2.3.1 海流载荷
        2.3.2 波浪载荷
    2.4 本章小结
3 等效管非线性动力分析
    3.1 管中管结构等效原则
    3.2 管的运动控制方程及其时域解析方法
    3.3 环境参数
    3.4 TLP平台的运动特征
        3.4.1 TLP平台的运动自由度
        3.4.2 平台的纵荡运动特性
    3.5 OrcaFlex计算结果
    3.6 本章小结
4 管中管结构随机非线性动力分析
    4.1 多层管模型介绍
        4.1.1 约束模型(KC Model)
        4.1.2 间隙模型(GAP Model)
    4.2 分析计算流程
    4.3 计算参数
        4.3.1 立管顶部运动时程曲线
        4.3.2 立管参数
        4.3.3 扶正器分布方案的确定
        4.3.4 内外管张紧力分配方案
    4.4 动力分析数值结果及讨论
    4.5 本章小结
5 管中管动力分析的参数敏感性分析
    5.1 顶张力系数(TTF)对立管非线性动力响应的影响
    5.2 内外管间隙对管中管非线性动力响应的影响
    5.3 海流流速对立管非线性动力响应的影响
    5.4 波浪对立管非线性动力响应的影响
    5.5 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Stress Analysis of Top Tensioned Riser Under Random Waves and Vessel Motions[J]. LI Xiaomin1),GUO Haiyan1),and MENG Fanshun2) 1) College of Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266100,P.R.China 2) College of Marine Geo-science,Ocean University of China,Qingdao 266100,P.R.China.  Journal of Ocean University of China. 2010(03)
[2]双层立管在船舶撞击作用下结构行为分析[J]. 丁红岩,乐丛欢,张浦阳.  船舶力学. 2010(08)
[3]平台运动对深水钻井隔水管非线性动力响应的影响(英文)[J]. 王腾,张修占,朱为全.  船舶力学. 2010(06)
[4]Nonlinear Dynamic Analysis of Deepwater Drilling Risers Subjected to Random Loads[J]. 畅元江,陈国明,孙友义,许亮斌,彭朋.  China Ocean Engineering. 2008(04)
[5]深水资源：中国能源可持续发展的重要领域——访中国海洋石油总公司副总工程师曾恒一院士[J]. 马珉,吕学谦.  高科技与产业化. 2008(12)
[6]平台运动下深水钻井隔水管非线性动力响应研究[J]. 王腾,张修占,朱为全.  海洋工程. 2008(03)
[7]深水钻井隔水管的准静态非线性分析[J]. 畅元江,陈国明,孙友义,许亮斌.  中国石油大学学报(自然科学版). 2008(03)
[8]深水钻井隔水管时域非线性动态响应分析技术研究[J]. 许亮斌,畅元江,蒋世全,陈国明.  中国海上油气. 2008(02)
[9]复杂条件下双层立管的有限元分析[J]. 周宏杰,闫澍旺,孙国民.  海洋工程. 2004(01)
[10]深水开发中的海底管道和海洋立管[J]. 宋儒鑫.  船舶工业技术经济信息. 2003(06)

硕士论文
[1]基于顶张紧式立管动力分析的关键参数研究[D]. 杨洪彪.大连理工大学 2010
[2]钢悬链线立管的ANSYS非线性有限元分析[D]. 高秦岭.中国海洋大学 2010
[3]张力腿平台TTR立管壁厚设计研究[D]. 张睿.大连理工大学 2009
[4]深水立管涡激振动的耦合模拟及抑制方法研究[D]. 任大朋.大连理工大学 2006
[5]水下立管载荷与运动计算分析[D]. 王丹丹.大连理工大学 2006



本文编号：3677912