【摘要】：深海立管作為連接水面浮體和海底設(shè)備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),承擔(dān)著海洋油氣開采與輸送的重要作用,是國家能源戰(zhàn)略向深海發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。深海環(huán)境的復(fù)雜性使得立管成為海洋油氣開發(fā)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),迫切需要開展復(fù)雜模式下深海立管結(jié)構(gòu)動力特性和安全可靠性研究,從而準(zhǔn)確預(yù)測立管的運動情況和評估其疲勞可靠性,為深海立管的設(shè)計和安全運行提供數(shù)據(jù)參考。本文采用理論計算和有限元模擬相結(jié)合的方法,旨在研究深海立管的動力響應(yīng)和疲勞可靠性,并通過實例計算驗證了方法的適用性和可靠性,得出有參考價值的結(jié)論:(1)建立了立管非線性振動方程,分析振動模型差異、外激勵加載模式和內(nèi)流粘性、速度等對立管動力響應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn),立管非線性梁模型的計算結(jié)果要大于線性梁模型;波流與平臺運動聯(lián)合作用和僅在平臺運動作用下立管的各階振型和振動幅值的差異較大,波浪和海流對立管的直接作用不可忽略;內(nèi)流運動粘性和流速對立管振動的影響很有限,且可以通過增大立管頂部預(yù)張力來抵消。(2)在Sesam/DeepC模塊中建立了深海立管與張力腿平臺的時域耦合分析模型,探究不同環(huán)境載荷方向、預(yù)張力和筋腱、立管數(shù)目對立管動力響應(yīng)的影響。分析結(jié)果表明平臺運動、頂部預(yù)張力大小和張力筋腱數(shù)目對立管的動力響應(yīng)具有顯著影響。(3)基于疲勞時域分析程序得到立管節(jié)點的疲勞壽命,并計算立管典型節(jié)點的疲勞可靠指標(biāo),分析了環(huán)境參數(shù)對立管疲勞可靠性的影響。計算結(jié)果表明,立管節(jié)點的疲勞壽命均大于設(shè)計壽命,大幅減小頂部預(yù)張力會明顯增大立管的疲勞失效概率;立管疲勞可靠性隨波高、海流流速的增大而減小,隨波浪周期的增大而增大。(4)提出改進(jìn)的響應(yīng)面法,有效解決立管疲勞可靠指標(biāo)計算過程中可能出現(xiàn)的不收斂問題,且計算結(jié)果具有足夠精度�；诟倪M(jìn)響應(yīng)面法分析了隨機(jī)變量變異系數(shù)對立管疲勞可靠性的影響,計算結(jié)果顯示隨變量變異系數(shù)的增大,立管疲勞可靠指標(biāo)均減小,并且變量B對立管疲勞可靠指標(biāo)的影響要比A和△大。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P756.2

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本文編號：2692003