海底管道是海洋石油主要的運(yùn)輸方式,但海底管道在外部靜水壓力作用下很可能發(fā)生局部屈曲壓潰,造成災(zāi)難性后果。安裝止屈器可有效阻止屈曲傳播,保證管道安全,整體式止屈器在實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛。整體式止屈器存在通過(guò)減小止屈器體積以節(jié)約成本進(jìn)行優(yōu)化的可能性,因此,在保證止屈器止屈效果的前提下,可通過(guò)減小止屈器的體積,以達(dá)到減輕重量、節(jié)約成本、減少安裝難度等多種目的。研究過(guò)程中使用ABAQUS進(jìn)行模型的仿真模擬,比較了廣義弧長(zhǎng)法的優(yōu)缺點(diǎn),決定選用更方便的靜水流體單元法,計(jì)算得到不同止屈器的穿越壓力以及相應(yīng)的體積,對(duì)比各止屈器的穿越壓力變化和體積變化,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)�；谝陨涎芯�,可以得出減少止屈器體積的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案具有可行性的結(jié)論。

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【部分圖文】：

圖1整體式止屈器示意

整體式止屈器是在管道鋪設(shè)之前，按一定布置間距焊接在管道指定位置處的厚壁圓環(huán)，所以止屈器的內(nèi)徑和管道的內(nèi)徑相同，只是止屈器的壁厚比管道的壁厚大。止屈器和管道同軸排好之后在連接處進(jìn)行焊接，如圖1所示，止屈器和管道形成一個(gè)整體，黑色三角為焊接處。止屈器可以阻止屈曲的傳播，但是當(dāng)外部水壓....

圖2“回漂”現(xiàn)象

另外一種情況是屈曲成功傳播到止屈器部分，計(jì)算過(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生“回漂”現(xiàn)象，此時(shí)管道受到的靜水壓力逐漸增大，但隨著壓力的增大，到達(dá)某個(gè)壓力值時(shí)，計(jì)算不再收斂，最后報(bào)錯(cuò)，如圖3所示。查看變形云圖可知報(bào)錯(cuò)的點(diǎn)在止屈器穿越壓力點(diǎn)附近。出現(xiàn)這種情況的原因可能是因?yàn)橹骨鞑糠值慕Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在....

圖3止屈器附近報(bào)錯(cuò)

圖2“回漂”現(xiàn)象總而言之，使用廣義弧長(zhǎng)法計(jì)算管道止屈器模型，往往需要經(jīng)過(guò)多次嘗試，得到適當(dāng)?shù)幕￠L(zhǎng)搭配，最后才能得到需要的結(jié)果。

圖4設(shè)置Skin單元

關(guān)于網(wǎng)格劃分，一方面需要盡可能減少網(wǎng)格的數(shù)量以提高計(jì)算速度，另一方面要保證計(jì)算的精確度，因此，管道、止屈器以及流體艙的周向上劃分為15～20份，管道以及止屈器的徑向上劃分為1～2份，管道的軸向上按每D個(gè)單位長(zhǎng)度劃分為10份，但在管道與止屈器的接觸部分進(jìn)行網(wǎng)格的加密處理。網(wǎng)格單元類(lèi)....

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