浮筒段刚度对浅水柔性立管力学行为的影响分析.pdf

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1、第3卷第5期2016年10月海洋工程装备与技术OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYV01．3。No．5Oct．，2016浮筒段刚度对浅水柔性立管力学行为的影响分析邹科，陈金龙，袁振钦(大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁大连116024)摘要随着柔性管道的发展，附件装备的刚度对柔性立管线型的影响逐渐成为研究的热点。基于8英寸(1英寸≈2．54cm)立管，考虑浮筒与柔性管道耦合作用下的非线性刚度，建立浅水陡波形立管分析模型，利用OrcaFlCX软件对柔性立管的张力和曲率进行时域分析，并与不考虑浮筒耦合的模型结果进行对比。结

2、果表明浮筒的弯曲刚度对立管线型最大张力结果的影响很小，但对最大曲率的影响比较显著。考虑浮筒弯曲刚度的立管线型分析得到的结果更为准确。关键词柔性立管；浮筒；非线性；弯曲刚度；陡波线型中图分类号TE973．92文献标志码A文章编号：2095—7297(2016)05—0287—05EffectofBuoyancyModules’BendingStiffnessBehavioronFlexibleRiserinShallowWaterZOUKe，CHENJin-long，YUANZhen-qin(StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisofI

3、ndustrialEquipment，DalianUniversityofTechnology，Dalian，Liaoning116024，China)AbstractWiththedevelopmentofflexiblepipe，theeffectofbendingstiffnessofaccessoriesandequipmentonflexibleriserhasbecomecurrentreseatchfocus．Basedon8inch(1inch≈2．54cm)flexiblepipe，consideringthenonlinearstiffnesscoup

4、lingbuoyancymodule、丽廿1flexiblepipe，weestablishsteepwaverisermodelinshallowwa-ter．SimulationiScarriedoutusingtimedomainanalysismethodinOrcaFlexsoftwareforflexibleriserstensionandcurvature．T11eresultsarecomparedwithanothermodelignoringthecouplingbendingstiffness．Itisshownthattheeffectofbend

5、ingstiffnessislittleonmaximumtensionresult；however，theeffectofbendingstiffenssiSmoresignif—icantonthemaximumcurvature．Moreaccurateresultsofriserconfigurationanalysiscanbeobtainedbyconsideringthebendingstiffnessofbuoyancymoduleriser．Keywordsflexibleriser；buoyancymodule；nonlinearity；bending

6、stiffness；steepwaveconfigurationO引言柔性立管对浮式生产平台的运动具有良好的顺应性[川，在深海油气开发中得到越来越广泛的应用。当前的柔性立管线形设计，通常将结构复杂的管缆简化为单一均质的梁模型，考虑管道的拉伸刚度、弯曲刚度等截面属性[2]。目前工程中，柔性管道的弯曲都采用线形刚度，然而柔性管道是由多层结构组成的，层与层之间是非粘接的、有空隙的，层间会发生滑动，从而导致管道的刚度非线性。实际在位运营中，在风浪流等环境载荷的作用下，柔性管道在整体上显现拉伸、弯曲、内压、外压，以及与附件接触挤压的受力状态。管道在不同的受力状态下，其弯曲刚度也有很

7、大的差异。Ye等Is-4]通过不同内压的管道弯曲实验，得到的弯曲刚度存在很大的差值。卢青针[z]等考虑管道的非线性弯曲刚度，基于Or—eaFlex对1500m水深的柔性立管进行动态时域分析，指出非线性刚度与线性刚度对线形的曲率结果差值达到20％左右，认为非线性刚度对线形的曲率影响很明显。Tan等[5]利用OrcaFlex软件和Well一stream的程序，考虑管缆的弯曲滞回刚度，并与线性弯曲刚度对比。指出考虑滞回弯曲刚度模型曲率幅值比线性弯曲刚度模型小很多，对疲劳结果等结果影响很大。收稿日期：2016—09—30作者简介：邹科