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1、刚性连接双层海底管道高温侧向屈曲分析方法研究_赵天奉第26卷第3期2008年8月海洋工程THEOCEANENGINEERINGVol126No13Aug.2008文章编号:1005-9865(2008)03-0065-05刚性连接双层海底管道高温侧向屈曲分析方法研究赵天奉,段梦兰,潘晓东123(1.大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连116024;2.中国石油大学(北京)海洋油气研究中心,北京102249;3.海洋石油工程股份有限公司,天津300452)摘要:以惠州25-3/1双层海底管道为例,提出高温荷载下刚性连接双层海底管道的侧向屈曲分析方法,并研究该
2、类管道的侧向屈曲特性。将解析分析与有限元技术相结合,在提出刚性连接双层海底管道屈曲分析方法的同时,发展了Hobbs公式的应用范围,使其成为屈曲分析有限元建模指导工具。以分析不稳定平衡问题的改进Riks方法被证明为高温海底管道屈曲分析的有效算法,得到的弧长)载荷比例因子曲线能够充分地描述双层管道的屈曲失稳过程。惠州管道的分析结果表明,刚性连接双层海底管道的整体热稳定性较高,在海床上一般不容易发生侧向屈曲,但热荷载作用下内管的后屈曲将有可能引发较高的应力集中,对此需要充分校核;另外环空间隙的减小有利于提高内管的临界屈曲载荷,从而提升管道的整体性能。关键词:双
3、层海底管道;侧向屈———————————————————————————————————————————————曲;Riks算法;有限元分析中图分类号:P754文献标识码:AAnapproachoflateralbucklinganalysisofHTnon-compliantPIPsystemsZHAOTian-feng,DUANMeng-lan,PANXiao-dong123(1.EepartmentofNavalArchitecture&OceanEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian
4、116024,China;2.OffshoreOil/GasResearchCenter,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;3.OffshoreOilEngineeringLtd.,Tianjin300452,China)Abstract:BasedonFEtechnologyandHobbsclassicalformulae,thispaperdevelopsanewapproachoflateralbucklinganalysisofnon-com-pliantPIPsystems.Byev
5、aluatingHZ25-3/1PIPsystems,Riksalgorithmhasbeenprovedtobeavalidtechnologyforpipelinebucklinganaly-sisandtheArcLengthvs.LoadProportionalityFactorcurvecanentirelydescribethebucklingprocessofthePIPsystems.Inthismethod,theHobbsformulaeareusedforselectingtheinitialbucklemodes,pos-tbuc
6、klingprocessshallbeanalyzedbyRiksalgorithm.Theanalysisresultsindicatethatnon-compliantPIPsystemshaveahighthermalstabilityontheseabedbutthebuckleofcarrierpipeintheannularspacemayin-ducehighstressesafterbeingheated.Keywords:PIPsystems;lateralbuckling;Riksalgorithm;FEanalysis双层海底管道(
7、pipe-in-pipesystems)一般由输送内管和保护外管———————————————————————————————————————————————构成,并在内外管层形成的环形空间中填充绝热材料以提升管道的保温性能。结构上双层海底管道可以分成两类,即内外管柔性连接系统(compl-iantsystems)和内外管刚性连接系统(non-compliantsystems)。柔性连接系统一般用环板在外管之间设置连接,环板间距通常是几个焊接单根的长度;刚性连接系统则在数公里的间距上焊接隔框连接内外管。两种结构双层海底管道的承载变形和屈曲特性存在着较大的
8、差异,热荷载作用下的屈曲分析方法也不完全相同。目前我国海洋油气开发高温输送的最主