近年來我國加快開發(fā)南海資源的腳步,因此研發(fā)具有自主核心技術(shù)的深海工程裝備已成為優(yōu)先任務(wù)。鋼懸鏈立管（SCR）是進(jìn)行深海資源開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備,它具有復(fù)雜的非線性動(dòng)力特性,其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式為設(shè)計(jì)、制造、安裝和安全服役提出了新挑戰(zhàn)。觸地點(diǎn)（TDP）是鋼懸鏈立管最初接觸到海床的部位,也是結(jié)構(gòu)分析的特征點(diǎn)。該位置是懸垂段與流線段的連接點(diǎn),易發(fā)生疲勞破壞,進(jìn)而危及整個(gè)采油系統(tǒng)的安全。該區(qū)域有部分初始懸空的立管會(huì)浸入海底,與土壤發(fā)生相互作用,同時(shí)涉及到大變形與非線性。所以,觸地點(diǎn)是鋼懸鏈立管數(shù)值分析的難點(diǎn),需要展開針對(duì)性的研究。本文針對(duì)深海鋼懸鏈立管的動(dòng)力分析及觸地點(diǎn)的疲勞特性問題進(jìn)行深入研究,主要工作如下:1、考慮海洋環(huán)境,建立基于非線性彈簧的鋼懸鏈立管Lumped-Mass有限元耦合模型。探討了鋼懸鏈立管的發(fā)展及數(shù)值分析、疲勞分析的研究進(jìn)展,在此基礎(chǔ)上明確了研究方法,確立觸地點(diǎn)為立管整體分析過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。借助P-y曲線考慮土壤的三維非線性反力,用修正后的Morison方程仿真海洋環(huán)境載荷,最終成功構(gòu)造立管數(shù)值模型,并通過實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了該模型的合理性。2、展開多工況非線性動(dòng)力分析,得到立... 

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

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋼懸鏈立管示意圖

載荷作用后的 P-y 曲線如圖 2-2 所示，按下式計(jì)算：13500.5( )uP yP y=500 3yy< < 500.06 (15 ) 0.72Ru R RP x xy xP x y x = +503 15yy< < 0.72u RP xP x=5015yy> 圖 2-1 靜載荷 P-y 曲線Fig.2-1 Static Load P-y Curve

C 為土體不排水抗剪強(qiáng)度， γ 為土體有效容重， x 為計(jì)算點(diǎn)深度，J 為無因次常數(shù)（其值在0.25~0.5之間、土較硬則取小值），D為管樁直徑。對(duì)于短期靜載荷作用后的P-y曲線如圖2-3所示，按下式計(jì)算：14500.5( )uP yP y=500 16yy< < (2.11)1uPP=5016yy> (2.12)對(duì)于循環(huán)載荷，則先取得短期靜載荷作用后的P-y曲線，確定載荷循環(huán)施加的次數(shù)N，對(duì)若干個(gè) /uP P 值，由實(shí)驗(yàn)室獲得的關(guān)系確定循環(huán)反復(fù)載荷對(duì)位移的影響系數(shù)C, 如果缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以按下式求得：50lgc sy = y + y C N(2.13)由此，以P-cy 曲線定義的N次循環(huán)加載后的土抗力


本文編號(hào)：3386853