發(fā)布時間：2021-08-15 00:00

　　全球工業(yè)發(fā)展對油氣的需求量不斷增加,陸上油氣及近海油氣資源已經遠不能滿足需要,深海油氣資源開發(fā)已經成為世界各國關注的焦點。我國海洋油氣的開發(fā)也逐漸走向深海,南海海域已探明的油氣儲量極為豐富,海洋資源的開發(fā)成為重點的的研究方向。觸地點（TDP）是懸鏈線立管最初接觸海床土體的部位,是懸垂段和拖地段的連接點。雖然觸地點是懸垂段張力最小點,但在海洋環(huán)境載荷及頂端浮體運動的影響下,拖地段與海床土體不斷發(fā)生相互作用,使觸地點成為懸鏈線立管疲勞分析的熱點。本文首先總結了國內外懸鏈線立管管-土相互作用試驗和數值模擬的研究進展,同時介紹了鋼懸鏈線立管疲勞分研究現(xiàn)狀。其次,介紹了海洋結構物的疲勞分析方法,以及管-土相互作用的分析方法,重點在于采用P ? y曲線模擬海床土體特性以及基于裂紋擴展計算的疲勞分方法。然后,采用有限差分方法對懸鏈線立管觸地區(qū)管-土相互作用進行了靜態(tài)模擬,研究了立管頂端位移、土體吸力、土體剛度等因素對觸地點位置的影響;并與Hodder等的試驗結果進行了對比,得出了相應的變化規(guī)律。再次,采用ANSYS中的非線性彈簧單元,模擬了反復加載時管-土的相互作用。采用了簡化的土體滯回曲線模型,模... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

–5管-土作用全尺寸模型試驗

[7]。同時該試驗得到了海床土體吸力隨加載位移的變化曲線（如圖1-6）。CARISIMA試驗模型是小尺度實驗室試驗，在NGI進行。試驗分兩個階段，第一階段包括14個垂向試驗和17個水平試驗，第二階段包括10個垂向試驗和6個無規(guī)則試驗。CARISIMA JIP的主要目的是得到軟質粘土中立管-土體相互作用的模型。該模型可以在現(xiàn)有的程序中對立管進行全局分析，并且可以預測垂向和水平方向的土體抗力，在預測觸地區(qū)域的疲勞壽命和極端應力時有足夠的精度。圖 1–5 管-土作用全尺寸模型試驗Fig. 1-5 Full Scale Model圖 1–6 土體吸力曲線Fig. 1-6 Soil Suction Curve

剛度的PVC管，這樣可以保證使用相對大直徑管做模擬實驗。試驗通過左端的作動器施加位移載荷，管右端保持靜止。通過沿管長布置的一些列傳感器和應變片測量管各點的彎矩、應變及位移（試驗模型如圖1-7所示）。作者將有限元模擬的結果與試驗結果進行了對比，得到了立管彎矩隨頂端位移的變化規(guī)律、觸地點位置隨頂端位移的變化規(guī)律以及循環(huán)加載時管道的整體變形。Fontaine[58]分別在靜態(tài)載荷及循環(huán)載荷下進行了管土作用試驗，研究了影響垂向土體剛度和等效阻尼的因素。圖 1–7 Hodder 實驗模型圖Fig. 1-7 Experiment Model

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]鋼懸鏈線立管觸地點區(qū)域管土相互作用的有限元分析[J]. 王小東,郭海燕,高秦嶺,孟丹.  中國海洋大學學報(自然科學版). 2010(S1)
[4]考慮海床土吸力的SCR-Spar整體波浪響應分析[J]. 白興蘭,黃維平.  海洋工程. 2010(02)
[5]深海鋼懸鏈立管時域疲勞壽命預估研究[J]. 楊和振,李華軍.  振動與沖擊. 2010(03)
[6]深海鋼懸鏈立管觸地點動力響應分析[J]. 傅俊杰,楊和振.  海洋工程. 2009(02)
[7]鋼懸鏈線立管與海床土體接觸問題的ANSYS有限元分析[J]. 郭海燕,高秦嶺,王小東.  中國海洋大學學報(自然科學版). 2009(03)
[8]海洋立管-海床土體接觸作用數值分析[J]. 杜金新,Low Y M.  工程地質計算機應用. 2008(04)
[9]泥質海床的黏彈塑性模型[J]. 牛小靜,余錫平.  清華大學學報（自然科學版）網絡.預覽. 2008(09)
[10]深海立管渦激共振疲勞壽命簡化計算方法[J]. 薛鴻祥,唐文勇,張圣坤.  工程力學. 2008(05)

碩士論文
[1]鋼質懸鏈線立管力學特性與疲勞損傷分析[D]. 王安慶.上海交通大學 2011
[2]鋼懸鏈線立管拖地段與土體相互作用的數值模擬[D]. 王小東.中國海洋大學 2010
[3]深海鋼懸鏈立管動力分析及觸地點疲勞特性評估[D]. 傅俊杰.上海交通大學 2010



本文編號：3343429