海洋顶张力立管的动力响应研究

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1、中图分类号：X937单位代码：11414学号：2013214589题目海洋顶张力立管的动力响应研究专业或领域安全工程研究方向海洋石油装备及作业安全技术与理论专业硕士生谭淑怡指导教师张来斌教授郑文培讲师现场导师方太安高级工程师入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月硕士专业学位论文独创性声明郑重声明：本硕士专业学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体己经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它Ｄ单位的学位或证书所使用过的

2、材料对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：ｆ〇日期：＾碑ｊ导师签名：硕士专业学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有规定：，使用方式包括但不限于学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制丰段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内

3、容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限１年，解密后适用本授权书。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书一（面同意，且须以中国石油大学北京）为第署名单位。傘把＾？Ｊ作者签名：日期：＿＿■１导师签名１６：期：＾＾一－Ｉ摘要摘要深水资源丰富，开采难度大，对开采设备的性能要求高。立管是连接平台与井口的重要设备，而深水立管处在复杂海洋环境中且长细比大，跨度间不存在任何支撑，可能会发生参激共振和涡激共振，共振会加速立管的疲劳失效。立管一旦破坏会带来严重海洋环境污染，也

4、会导致巨额损失。因此研究顶张力立管的动力响应具有重要的实际意义。本文研究的重点是顶张力立管在波浪、流以及浮式平台运动等复杂环境载荷及内载荷作用下的动力特性，分析影响立管系统涡激振动的因素及分析顶张力立管的动力响应，为工程设计提供理论依据。首先建立与求解立管运动控制方程。介绍了顶张力立管所受的海洋载荷及其计算方法，通过合理的假设及边界条件建立立管的简化模型。通过达朗贝尔原理，结合涡激升力及流固耦合，推导出立管的运动控制方程。经Hermit插值离散后，利用Newmark-β法进行逐步积分求解。其次研究立管固有频率的影响因素及其敏感性。根据立管运动控制

5、方程，研究立管模态特性。利用ANSYS软件，采用控制变量法来研究立管固有频率的影响因素，如约束形式、立管长度、顶张力比等，并研究影响因素的敏感性。最后用ANSYS软件研究立管的动力响应。基于斯托克斯波浪理论来研究立管在百年一遇的极端海况下的动力响应情况。研究立管在只受顶端平台升沉激励情况下的纯参激振动，揭示了立管参激振动机理，同时分析了立管在平台升沉和波浪流共同作用下的振动特性。关键词：海洋立管；动力响应；顶张力；ANSYS模拟-II-ABSTRACTResearchonDynamicResponseofTopTensionRiserABSTRA

6、CTTherearemanyreservoirsinthedeepsea,butitisdifficulttodrilloffshore.Weneedhigh-techdrillingequipment.Riseristhekeyequipmenttoconnectthewellheadtotheplatform.Duetothecomplexoffshoreenvironmentandriser’slargeslendernessratio,risermayoccurvortexinducedvibrationandparametricreso

7、nanceandtheresonancewillacceleratethespeedoffatiguefailureofriser.Oncetheriserisdestroyed,itwillbringseverepollutiontotheoceanandleadtoabigeconomicloss.Soitisverymeaningfultoanalyzethedynamicresponseoftoptensionriser.Thisthesisfocusesonthedynamiccharacteristicsofthetoptension

8、riserundercomplexenvironmentalloadsandinternalloads,suchasthewaves,s