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《深海立管涡激损伤的虚拟激励法计算.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第16卷第7期2012年7月船舶力学JournalofShipMechanicsV01.16No.7Jul.2012文章编号:loft/一7294(2012)07.0787—10深海立管涡激损伤的虚拟激励法计算董晓磊,宗智,孙雷,周力(大连理工大学工业装备与结构分析国家重点实验室.运载工程与力学学部,船舶工程学院,辽宁大连i16024)摘要:针对深海立管长细比非常大的结构特性,使用索模型单元计算结构的非线性刚度阵,并验证了模型的有效性;在立管离散点处的平面上考虑结构与流体的耦合作用.采用离散涡方法计算r立管二维模型在均匀海流下的涡激升力载荷,为随机振动分
2、析提供载荷谱,用于构造虚拟激励。最终将立管的涡激振动看作平稳随机过程,采用随机振动理论中的虚拟激励法求解立管在涡激力激励F的响应。基于P-M准则,对响应进行计算得到立管的年损伤率,实现了深海立管的疲劳损伤预报。关键词:深海立管;涡激振动;疲劳损伤;随机振动;虚拟激励法中图分类号:P756.2文献标识码:ANumericalcomputationofVIVinducedfatiguedamagefordeepwaterriserusingpseudo—excitationmethodDONGXiao—lei,ZONGZhi,SUNLei,ZHOULi(Sc
3、hoolofNavalArchitectureEngineerlng,‰llltyofVehicleEngineeringandMechanics,SlateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment,DalianUniversityofTechnology,Dahan116024,China)Abstract-Beingaimedatthecharacteristicofthelargeslendernessratioofriserindeepwater,thecablemodeliS
4、employedtocalculatethenonlinearstiffnessmatrix.Thecorrectnessofthismodelisvalidatedbytheexperimentalresults.Thefluid—structureinteractionofthediscretenodeswasconsideredinthemodel.Forevaluatingtherandomvibration,thevortexinducedliftoftwo-dimensionalriseriscalculatedusingdis-cretev
5、ortexmethodtoobtaintheloadspectrumforthecaleulationofPseudo—excitation.ThevortexinducedvibrationiSconsideredasastationarityrandomprocess.TheresponseofrisertovortexinducedexcitationiScalculatedusingpseudo—excitationmethod.‘I’hefatiguedamagerateoftheriserperyearisevaluatedandtheser
6、vicelifeoftherisercanbepredictedbasedontheP—Mcriterion.Keywords:deepwaterriser;vortexinducedvibration;fatiguedamage;randomvibration;pseudo-excitationmethod1引言立管是连接海底钻井与海上平台的重要系统,但也是最薄弱的环节。涡激振动是造成立管疲劳损收稿日期:2011一12—27基金项目:国家自然科学基金资助项目(50921001);国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2010CB832700)
7、作者简介:董晓磊(1986--),男,大连理工大学工业装备与结构国家重点实验室硕士研究生。E-mail:dongxl@yea}1.net;宗智(19件),男,博士生导师,教授。788船舶力学第16卷第7期伤的主要因素。将钝体结构放在一定速度的流体中,由于剪切层的分离会在结构两侧或尾部产生交替的漩涡脱落,交替的漩涡脱落在结构上产生罚期性的力,周期性变化的力导致物体在流向和横向发生振动,结构的振动反过来又改变流场的结构,这种流固耦合问题称之为涡激振动【lI。在海洋油气的开采中,立管是必不可少也是最关键的构件,但它又极其脆弱。立管在使用时要处在海洋洋流的环境中
8、,由于涡激振动的影响,会造成结构的疲劳破坏。立管的破坏会给海洋油气工作带来严重后
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