隨著深海油氣資源的逐步開發(fā),海洋立管的應(yīng)用由淺水區(qū)向深水區(qū)、極深水區(qū)發(fā)展。立管結(jié)構(gòu)是連接平臺和海底管道或井口的主要設(shè)備,受風浪流等環(huán)境載荷的作用,這些交變載荷對立管的疲勞壽命影響很大,所以疲勞是深海立管設(shè)計最主要考慮的問題。本文對鋼質(zhì)懸鏈線立管SCR（Steel Catenary Riser）載荷和疲勞壽命預(yù)測的方法進行了研究,著重研究了渦激振動對立管疲勞壽命的影響。首先對深海立管結(jié)構(gòu)進行了介紹,重點介紹了懸鏈線立管和國內(nèi)外在深海立管疲勞損傷方面的研究現(xiàn)狀和進展。接下來對深海立管的波浪載荷進行了簡要的闡述,然后重點介紹了流致立管振動的相關(guān)理論和計算方法,最后對利用模態(tài)方法分析立管渦激振動引起的疲勞損傷的理論進行了詳細的闡述。將懸鏈線立管簡化為忽略剪切力的索模型,對懸鏈線立管進行了模態(tài)分析,分析中考慮了流體附加質(zhì)量的影響,得到其在海水中的頻率和振型。根據(jù)斯托哈爾關(guān)系和外部流速大小的確定潛在的激勵模態(tài)范圍,并通過計算潛在模態(tài)的能量確定主要激勵模態(tài)。根據(jù)能量平衡,求出升力系數(shù)和阻尼系數(shù),從而可以計算出立管每階模態(tài)下的模態(tài)力和模態(tài)阻尼。再利用模態(tài)疊加法對懸鏈線立管進行動力響應(yīng)分析。然后根據(jù)Pa... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 海洋石油開發(fā)立管介紹
    1.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢
    1.3 本文的主要工作
2 海洋工程結(jié)構(gòu)環(huán)境載荷
    2.1 波浪載荷
        2.1.1 短時標經(jīng)典波浪理論的流體動力基本方程及其邊界條件
        2.1.2 長時標波浪譜簡介
        2.1.3 黏性波浪載荷和阻尼
    2.2 圓柱形結(jié)構(gòu)在流作用下的受力分析
3 流致振動
    3.1 流致振動介紹
    3.2 量綱分析
    3.3 渦激振動介紹
    3.4 渦激振動分析
4 基于模態(tài)的渦激振動分析模型
    4.1 模態(tài)分析理論介紹
        4.1.1 直接解法
        4.1.2 模態(tài)疊加法
    4.2 渦激振動分析模型
        4.2.1 潛在激勵頻率的確定
        4.2.2 主要激勵模態(tài)的識別
        4.2.3 能量輸入?yún)^(qū)域的劃分
        4.2.4 能量的平衡
        4.2.5 升力模型
        4.2.6 阻尼模型
        4.2.7 結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析
    4.3 小結(jié)
5 疲勞分析理論簡介
    5.1 疲勞原因
        5.1.2 浮動平臺一階運動
        5.1.3 浮動平臺二階運動
        5.1.4 渦激振動
    5.2 疲勞分析方法介紹
        5.2.1 DET NORSKE VERITAS(DNV)方法
        5.2.2 美國石油協(xié)會(American Petroleum Institute)方法
        5.2.3 挪威海洋技術(shù)研究所方法
    5.3 線性累積損傷法則
    5.4 基于概率的疲勞計算方法
6 深海鋼質(zhì)懸鏈線輸油立管渦激振動疲勞損傷分析
    6.1 懸鏈線立管基本參數(shù)
    6.2 懸鏈線立管的模態(tài)分析
    6.3 懸鏈線立管的渦激振動響應(yīng)及疲勞損傷分析
        6.3.1 渦激振動響應(yīng)分析
        6.3.2 渦激振動疲勞損傷分析
    6.4 小結(jié)
7 深海鋼質(zhì)懸鏈線立管的渦激振動疲勞損傷參數(shù)分析
    7.1 OrcaFlex軟件介紹
    7.2 Shear7軟件介紹
    7.3 立管渦激疲勞損傷分析
    7.4 立管疲勞損傷參數(shù)影響分析
        7.4.1 立管壁厚對渦激疲勞損傷的影響
        7.4.2 內(nèi)部流體密度對立管渦激疲勞損傷的影響
        7.4.3 立管與Spar平臺相連的柔性接頭對渦激疲勞損傷的影響
    7.5 小結(jié)
8 減小渦激振動的方法
    8.1 增加約化阻尼
    8.2 避免共振
    8.3 使剖面成為流線型
    8.4 增添渦抑制裝置
9 總結(jié)與展望
    9.1 本文總結(jié)
    9.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]非均勻來流下深海立管渦激振動響應(yīng)研究[J]. 薛鴻祥,唐文勇,張圣坤.  振動與沖擊. 2007(12)
[2]深海立管渦激振動疲勞損傷影響因素分析[J]. 王一飛,潘志遠,黃小平,崔維成.  船舶力學(xué). 2006(05)
[3]深水開發(fā)的新型立管系統(tǒng)——鋼懸鏈線立管（SCR）[J]. 黃維平,李華軍.  中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(05)
[4]階梯狀來流中立管的渦激振動響應(yīng)預(yù)報[J]. 潘志遠,崔維成,劉應(yīng)中.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2006(06)
[5]低質(zhì)量—阻尼因子圓柱體的渦激振動預(yù)報模型[J]. 潘志遠,崔維成,劉應(yīng)中.  船舶力學(xué). 2005(05)
[6]海洋輸液立管渦激振動響應(yīng)及其疲勞壽命研究[J]. 郭海燕,傅強,婁敏.  工程力學(xué). 2005(04)



本文編號：3235661