安装载荷下脐带缆的抗压参数研究

发布时间：2021-03-05 17:46

　　脐带缆作为水下生产系统进行油气资源开发的关键结构之一,在安装下放过程中的脐带缆受到动态的拉伸载荷和张紧器挤压载荷,保障脐带缆的安装下放过程的结构安全有着重要的工程应用意义。文章应用ABAQUS建立脐带缆有限元模型,充分考虑脐带缆内部各构件之间的相互作用,研究不同张紧器角度与不同摩擦系数下脐带缆的抗压性能。结果表明,张紧器与脐带缆之间的摩擦力随着摩擦系数和张紧器夹角增加而增加,基于此提出可通过优化张紧器夹角及张紧器与脐带缆间的摩擦系数来降低深水对于脐带缆安装的限制。 

【文章来源】：船舶工程. 2020,42(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

脐带缆模型截面图

由于电缆、光缆等是复杂的高阶螺旋，基于等效刚度理论和工程经验，对其进行简化，张紧器通过刚体模拟，夹角为115°、120°和125°，简化后的脐带缆截面图见图2。1.2 有限元模型

本文应用ABAQUS建立动态脐带缆三维有限元模型，模型长度为二分之一螺距。采用线性减缩积分的八节点六面体单元（C3D8R）进行模拟，对铜导体、铠装钢丝等需要重点分析的单元通过加密种子进行精密网格划分，对填充层等复杂不规则的结构选用进阶算法、局部加密种子以提高网格质量。脐带缆有限元模型见图3。模型内采用摩擦系数为0.2的通用接触，张紧器和外套管之间采用摩擦系数为0.35的面面接触，其中主接触面是模拟为刚体的张紧器，从接触面为外套管，各构件间接触的法向不可穿透，接触面之间允许发生有限滑移,切向为罚函数接触，使用库伦摩擦模型，摩擦系数为0.1。脐带缆与张紧器接触见图4。

【参考文献】：
期刊论文
[1]脐带缆螺旋滑移分析及力学性能研究[J]. 李英,吴潘,冯雅萍,曹静萱.  海洋工程. 2018(06)
[2]荔湾3-1气田深水脐带缆竖直铺设技术研究与应用[J]. 侯静,高原,石锦坤,魏伟荣.  海洋工程. 2018(05)
[3]基于数值模拟的钢管脐带缆安装挤压分析[J]. 杨钰城,杨志勋,卢青针,阎军,岳前进.  计算机辅助工程. 2016(04)
[4]静态脐带缆安装工况参数分析[J]. 杨然哲,朱克强,荆彪,朱玲.  水道港口. 2016(01)
[5]深水钢管脐带缆安装下放过程研究[J]. 刘志龙,李英,丁鹏龙.  海洋工程. 2014(05)
[6]脐带缆深水安装的参数影响分析(英文)[J]. 王爱军,杨和振.  船舶力学. 2012(03)
[7]钢管脐带缆拉伸行为的有限元分析[J]. 肖能,阎军,卢青针,杨志勋,岳前进.  油气储运. 2012(03)

博士论文
[1]海洋脐带缆结构几何双尺度分析及优化设计研究[D]. 杨志勋.大连理工大学 2019

硕士论文
[1]深水脐带缆竖直安装关键技术研究[D]. 侯静.哈尔滨工程大学 2017
[2]深水水下生产系统安装技术及其力学问题研究[D]. 胡雪扬.中国石油大学(华东) 2016



本文编号：3065601