非粘合柔性立管力学性能研究

发布时间：2024-02-01 15:34

　　随着人类对能源需求的日益增加,深水油气的开采是海洋工程领域发展的必然趋势。非粘合柔性立管在深海油气开发中已经得到越来越多的应用,它自身的结构特点使其在具有高拉伸刚度的同时具有较大的柔性,避免了在深海环境中由于涡激振动产生的疲劳损伤,同时能够有效地降低应力水平。 在非粘合柔性立管的有限元分析中,一般采用体单元建立数值分析模型,此类方法具有较高的计算精度,能够真实的模拟非粘合柔性立管的力学行为,但是计算规模大,耗费时间长。本文在现有研究工作的基础上,采用梁-壳单元组合模型,通过对非粘合柔性立管中关键设计参数(抗拉铠装层截面抗拉刚度和钢带的螺旋角)的研究,确定了合理的非粘合柔性立管设置方案；在此基础上,通过OrcaFlex评估了百年一遇风暴条件下非粘合柔性立管的强度性能,其目的是校核由局部分析设定的非粘合柔性立管方案是否满足规范要求。 在局部模型的分析中,本文提出了使用梁-壳单元组合模型模拟非粘合柔性立管的计算方法,并探讨了非粘合柔性立管在张紧力、弯矩以及扭矩的联合作用下,非粘合柔性立管中抗拉铠装层螺旋钢带的截面抗拉刚度、螺旋角度以及内压等因素对其的力学性能的影响,并得到如下结论： 1)螺旋...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1非粘合柔性立管的各种用途Fig1.IV硕oususesofunbondedfiexiblerisers在深水环境中，非粘合柔性立管的应用则更加广泛

图1.1非粘合柔性立管的各种用途Fig1.IV硕oususesofunbondedfiexiblerisers在深水环境中，非粘合柔性立管的应用则更加广泛。通常被用于连接海底管海面的浮式生产储油设施(浮式平台，FPSO等)，同时承受上部浮体随波动而引起的循环高强度载荷，以及海流力....

图2.1典型的立管迟滞效应曲线

此时摩擦力恰好能够保证螺旋钢带不会发生相对滑动。超过此临界点，螺旋钢带将会发生逆向的滑动，柔性立管的曲率减小，立管的弯曲刚度(包络线的斜率)也随之降低。如图2.1中DE段所示。当曲线到达E点时，此时施加于立管的弯矩为0，但是立管的曲率却不为O。当曲率反向进一步增加时，立管的弯矩和....

图2.2OrcaFlex中用于计算的滞回曲线

图2.2OrcaFlex中用于计算的滞回曲线Fig2.2HysteresiscurveforealeulationinOreaFlex所示，AC段曲线首先被分为n+l个点(xi，yi)，i二0，1，2，，yi为弯矩。第一个点(x。，y。)的值必须为(0，0)。假个点之间的曲线为直....

图2.3弯曲载荷下螺旋钢带单元受力示意图

图2.3弯曲载荷下螺旋钢带单元受力示意图Fig2.3Illustrationofhelixtapeelementunderbendingmoment取一个钢带微段de，对其进行分析。其A表面的轴力为:N0=丑搜“其中A为单根钢带的截面积。作用在B表面的轴力为:(2.10)、，一J....

本文编号：3892360