【摘要】：大量的研究以及工程實地調(diào)查表明,鋼懸鏈立管觸地區(qū)疲勞破壞較為嚴重,是影響立管設計的關鍵因素之一。在實際工程項目中,通常采用較保守方法,即將管土之間的相互作用用線性彈簧來模擬。更精確數(shù)值模擬需要建立一個可以更真實描述管土相互作用的非線性模型。本文應用ABAQUS顯示動態(tài)分析對管土相互作用過程進行模擬,獲得了與NGI實驗結(jié)果一致的管土相互作用的骨架曲線以及單次循環(huán)位移下的力與位移的曲線,并討論了土體粘聚力,摩擦角,立管外徑以及立管壁厚對管土相互作用的影響�；诖瓜驍�(shù)值管土相互作用曲線模型,及橫向管土相互作用庫倫摩擦模型,對非線性管土相互作用單元進行二次開發(fā),建立了鋼懸鏈立管的非線性動態(tài)分析整體模型,研究立管觸地區(qū)的位形,受力情況以及疲勞壽命,并進行了參數(shù)影響規(guī)律分析。分析結(jié)果表明,粘聚力,摩擦角以及立管外徑都對管土相互作用影響顯著,隨著這些參數(shù)的增加,立管相同位移下的受到的土體反力有所增加;觸地區(qū)的埋深受土壤參數(shù)和立管設計參數(shù)的影響,平臺的運動對觸地區(qū)的位置以及范圍有較大影響;土壤粘聚力、摩擦角以及立管外徑的增大會導致疲勞損傷的增加,而立管壁厚的增加對立管的疲勞有利;平臺的三個方向的運動中,垂蕩對立管觸地區(qū)的影響最大,此方向的循環(huán)位移導致立管觸地區(qū)的疲勞損傷最嚴重,并且更容易導致觸地區(qū)的擴大,增加大疲勞損傷的范圍。
[Abstract]:A large number of researches and engineering investigations show that the fatigue damage of steel catenary risers is serious and is one of the key factors affecting the design of risers. In practical engineering projects, a conservative method is usually used, in which the interaction between pipe and soil is simulated by linear spring. More accurate numerical simulation needs to establish a nonlinear model which can describe the interaction between pipe and soil more realistically. In this paper, the tube-soil interaction process is simulated by using ABAQUS display dynamic analysis. The skeleton curve of pipe-soil interaction and the curve of force and displacement under single cyclic displacement are obtained, which are consistent with the results of NGI experiment, and the cohesive force of soil is discussed. The influence of friction angle, diameter of riser and wall thickness of riser on tube-soil interaction. Based on the vertical numerical pipe-soil interaction curve model and the transverse tube-soil interaction Coulomb friction model, the nonlinear dynamic analysis model of steel catenary riser is established by secondary development of nonlinear tube-soil interaction unit. The configuration, stress and fatigue life of the riser in the contact area are studied, and the influence of the parameters on the fatigue life is analyzed. The results show that the cohesive force, friction angle and the diameter of riser have a significant effect on the pipe-soil interaction. With the increase of these parameters, the soil reaction under the same displacement of riser increases. The embankment of the contact area is deeply influenced by the soil parameters and the design parameters of the riser, and the movement of the platform has a great influence on the location and range of the contact area. The increase of soil cohesion, friction angle and the outer diameter of riser will lead to the increase of fatigue damage, but the increase of wall thickness of the riser is beneficial to the fatigue of the pipe. In the motion of three directions of the platform, the pendulum has the greatest influence on the contact area of the pipe, and the cyclic displacement in this direction leads to the most serious fatigue damage in the contact area of the riser, and it is more likely to lead to the expansion of the contact area and increase the range of the large fatigue damage.
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P756.2

【參考文獻】

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本文編號：2296439