雙層管結(jié)構(gòu)逐漸在深海油氣開(kāi)發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。本文建立了深海雙層管S型鋪設(shè)力學(xué)模型,提出一種簡(jiǎn)化等效計(jì)算方法,充分考慮管道與托管架滾輪以及海床土的接觸耦合作用,數(shù)值計(jì)算得出的靜力結(jié)果與解析解吻合較好。進(jìn)一步在隨機(jī)波浪、海流以及鋪管船運(yùn)動(dòng)共同作用下進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析,計(jì)算得出等效管和雙層管中外管與內(nèi)管的整體動(dòng)力響應(yīng),研究了外管和內(nèi)管徑厚比對(duì)響應(yīng)幅值的影響。結(jié)果表明:雙層管等效模型可以有效模擬計(jì)算管道動(dòng)力行為,得出的外管張力、彎矩、應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)遠(yuǎn)大于內(nèi)管,其響應(yīng)幅值受相應(yīng)外管和內(nèi)管徑厚比的影響顯著,可為雙層管在深海鋪設(shè)的初步設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。 

【文章來(lái)源】：船舶力學(xué). 2020,24(09)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

深海S型鋪設(shè)雙層管示意圖

深海雙層管S型鋪設(shè)時(shí)受到外部荷載張力、彎矩和水動(dòng)力作用，外管與內(nèi)管發(fā)生協(xié)同變形。基于雙層管的受力與變形特性，建立一種等效計(jì)算模型，如圖2所示，保持等效管與雙層管的外徑、重度、抗拉剛度和抗彎剛度相等，從而保證管道受到的水動(dòng)力荷載、張力和抗彎能力相同。由于管道鋪設(shè)過(guò)程受到的扭矩和剪力較小，基本可以忽略，因此未考慮扭轉(zhuǎn)剛度和剪切剛度的等效。根據(jù)雙層管等效方法，可以計(jì)算得出等效管的直徑和壁厚為式中：Deq為等效管的直徑，Do和Di分別為雙層管中外管和內(nèi)管的直徑，teq為等效管的壁厚，to和ti分別為雙層管中外管和內(nèi)管的壁厚。

為了更好地描述管道受力性能，將管道離散成一系列質(zhì)量節(jié)點(diǎn)和連接彈簧，如圖3所示，管道的質(zhì)量均勻分布在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)之間用無(wú)質(zhì)量的彈簧單元連接，取一中間節(jié)點(diǎn)及其相鄰單元為研究對(duì)象，建立局部坐標(biāo)系N-xyz和S-xyz，單元中心位置的軸向和扭轉(zhuǎn)彈簧模擬管道軸向拉伸和扭轉(zhuǎn)特性，節(jié)點(diǎn)兩端坐標(biāo)軸Nz和Sz之間的轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧模擬管道的彎曲特性，節(jié)點(diǎn)和單元的受力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)體現(xiàn)管道的受力與變形。對(duì)管道單元進(jìn)行分析，受到外部水壓力和內(nèi)部流體壓力時(shí)，根據(jù)受力平衡可計(jì)算有效張力為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]卷管法安裝海洋管中管的有限元分析[J]. 李英,劉志龍,丁鵬龍,楊樹(shù)耕.  天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2015(05)
[2]Configuration Analysis of Deepwater S-Lay Pipeline[J]. 龔順風(fēng),陳凱,陳源,金偉良,李志剛,趙冬巖.  China Ocean Engineering. 2011(03)
[3]An Overview of Deepwater Pipeline Laying Technology[J]. 李志剛,王琮,何寧,趙冬巖.  China Ocean Engineering. 2008(03)



本文編號(hào)：3217946