本文關(guān)鍵詞：非粘合柔性立管整體分析及端部效應(yīng)數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著深水油氣田的陸續(xù)開發(fā),非粘合柔性立管因其良好的柔性、易于安裝、抗腐蝕和耐高壓等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于目前的油氣產(chǎn)業(yè)。由于層間滑移的存在,柔性立管的彎矩-曲率關(guān)系呈現(xiàn)出明顯的非線性和遲滯現(xiàn)象。在整體分析方面,工程上傳統(tǒng)的做法是假設(shè)柔性立管的彎矩-曲率關(guān)系為線性,即采用完全滑移后的彎曲剛度。然而,這種做法不僅導(dǎo)致整體分析和疲勞分析的結(jié)果過于保守,還會(huì)影響柔性立管的有效設(shè)計(jì)。此外,端部配件是柔性立管系統(tǒng)的重要組成部分,在動(dòng)態(tài)應(yīng)用中,立管與上部浮體的連接屬于剛性連接,相連部位易產(chǎn)生較大的彎曲載荷,且沿管長(zhǎng)方向的拖曳力會(huì)使立管承受較大的拉伸載荷,因此立管端部容易產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞破壞。本文的主要任務(wù)是確定一種適合深海采油的柔性立管整體分析方案并且對(duì)柔性立管抗拉鎧裝條帶的端部效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬。文中首先對(duì)柔性立管在整體分析中所需考慮的各種阻尼因素進(jìn)行了系統(tǒng)地梳理與總結(jié),包括流體阻尼、海底摩擦、遲滯阻尼和材料阻尼,并根據(jù)各自的特性給出了相應(yīng)的處理辦法。重點(diǎn)分析了由層間滑移導(dǎo)致的遲滯阻尼,給出兩種處理方法,一是等效粘性阻尼法,二是Orcina模型法。根據(jù)彎曲剛度和遲滯阻尼模擬的不同,本文采用三種模型：(1)線性彎矩-曲率關(guān)系與等效粘性阻尼法模型,EVDM-L模型；(2)非線性彎矩-曲率關(guān)系與等效粘性阻尼法模型,EVDM-N模型；(3)非線性彎矩-曲率關(guān)系與Orcina模型法模型,OM模型。通過比較三者的動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在進(jìn)行非粘合柔性立管的整體動(dòng)力分析時(shí),采用直接分析法最為適宜。本文建立了一種在軸向拉伸和恒定彎曲聯(lián)合作用下端部配件對(duì)柔性立管抗拉鎧裝條帶響應(yīng)影響的有限元分析模型。首先將不考慮摩擦作用時(shí)的結(jié)果與理論模型的結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了數(shù)值模型的有效性,進(jìn)而考慮了摩擦的影響。分析發(fā)現(xiàn)：端部約束會(huì)顯著增加條帶端部的側(cè)向彎曲應(yīng)力,且隨著曲率的增加呈線性增加的趨勢(shì)；應(yīng)力大小與條帶的起始位置有關(guān),最大值出現(xiàn)在受壓一側(cè)距中性軸最遠(yuǎn)處；當(dāng)考慮摩擦?xí)r,該處的彎曲應(yīng)力減小,但隨著摩擦系數(shù)的增大,應(yīng)力值依然增大。此外,層摩擦力的存在對(duì)條帶的軸向滑移幾乎沒有影響,但能有效限制條帶的側(cè)向滑移。
【關(guān)鍵詞】：非粘合柔性立管 遲滯阻尼 整體分析 端部效應(yīng) 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P756.2;TE952
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 柔性立管概述12-18
• 1.2.1 柔性立管的結(jié)構(gòu)12-15
• 1.2.2 柔性立管的應(yīng)用15
• 1.2.3 柔性立管的布置方案15-17
• 1.2.4 柔性立管的關(guān)鍵附件17-18
• 1.3 柔性立管整體分析研究進(jìn)展18-21
• 1.4 柔性立管端部效應(yīng)研究進(jìn)展21-23
• 1.5 本文的主要工作23-24
• 2 柔性立管整體分析中的阻尼24-36
• 2.1 引言24
• 2.2 流體阻尼24-25
• 2.3 海底摩擦25-26
• 2.4 層間摩擦26-34
• 2.4.1 非線性彎曲響應(yīng)26-29
• 2.4.2 等效粘性阻尼法29-32
• 2.4.3 Orcina模型法32-34
• 2.5 材料阻尼34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 3 柔性立管的整體分析36-55
• 3.1 引言36
• 3.2 布置方案及邊界條件36-37
• 3.3 環(huán)境參數(shù)37-39
• 3.3.1 波、流載荷37-38
• 3.3.2 水動(dòng)力系數(shù)38-39
• 3.3.3 水深及海底摩擦系數(shù)39
• 3.4 FPSO數(shù)據(jù)39-42
• 3.4.1 RAOs39-41
• 3.4.2 主尺度41
• 3.4.3 船體偏移41-42
• 3.5 立管系統(tǒng)參數(shù)42-46
• 3.5.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)42-45
• 3.5.2 截面參數(shù)45-46
• 3.5.3 內(nèi)部液體46
• 3.5.4 BSR尺寸46
• 3.6 算例分析46-54
• 3.6.1 模擬時(shí)間46-47
• 3.6.2 點(diǎn)結(jié)果分析47-50
• 3.6.3 近點(diǎn)結(jié)果分析50-53
• 3.6.4 等效粘性阻尼比的影響53-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 4 端部配件對(duì)抗拉條帶響應(yīng)的影響55-77
• 4.1 引言55
• 4.2 有限元模型55-57
• 4.3 理論模型57-61
• 4.3.1 條帶側(cè)向滑移量58-59
• 4.3.2 條帶應(yīng)變能59-61
• 4.3.3 端部配件處的應(yīng)力增加61
• 4.4 不考慮層間摩擦的算例分析61-71
• 4.4.1 條帶側(cè)向滑移量61-66
• 4.4.2 條帶側(cè)向彎曲應(yīng)力66-71
• 4.5 考慮層間摩擦的算例分析71-76
• 4.5.1 條帶滑移量71-74
• 4.5.2 條帶側(cè)向彎曲應(yīng)力74-76
• 4.6 本章小結(jié)76-77
• 5 結(jié)論與展望77-79
• 5.1 全文總結(jié)77
• 5.2 研究展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況82-83
• 致謝83-84

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本文編號(hào)：430831