深海立管固有频率影响因素分析.pdf

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1、第40卷第1期舰船科学技术Vol.40,No.12018年1月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYJan.,2018深海立管固有频率影响因素分析孔令滨1，张火明1，陈阳波1，方贵盛2(1.中国计量大学浙江省流量计量技术重点实验室，浙江杭州310018；2.浙江水利水电学院机械与汽车工程学院，浙江杭州310018)摘要:当深海立管自身的固有频率与由立管的顶张力、自重以及波浪共同作用下产生的振动频率相近时，立管会发生耦合共振，导致立管的损伤甚至失效。采用数值模拟的方法研究了立管的边界条件、本身物理参数和顶端张力等因素对立管固有频率的影响。在Abaqus软件中建立了简化的立管模型，

2、并比较、分析了立管在3类不同边界条件下的立管振动特性。然后，在第3类边界条件的基础上，分析了上述因素对立管1阶固有频率的影响。最后，基于上述研究工作，得出结论。关键词：深海立管；固有频率；边界条件；弯矩；数值模拟中图分类号：P751文献标识码：A文章编号：1672–7649(2018)01–0070–05doi：10.3404/j.issn.1672–7649.2018.01.012Theanalysisofinfluencefactorsonnaturalfrequencyofdeep-searisersKONGLing-bin1,ZHANGHuo-ming1,CHENYang-bo1

3、,FANGGui-sheng2(1.CollegeofMetrologyandMeasurementEngineering,ChinaJiliangUniversity,Hangzhou310018;2.MechanicalandAutomotiveEngineeringCollege,ZhejiangUniversityofWaterResourcesandElectricPower,Hangzhou310018)Abstract:Deep-searisersworkinacomplexmarineenvironment.Vortex-inducedvibrationoccurredw

4、henthevibra-tionfrequencygetsclosetotheriser'snaturalfrequency,itwouldcausedrisers'damageorevenfailure.Byusingthenumer-icalsimulationmethod,theeffectsofdifferentfactors(suchasboundarycondition,physicalparametersofrisersandtopten-sion)onnaturalfrequencyofriserswereresearched.Firstly,asimplifiedris

5、ermodelwasestablishedinthefiniteelementsoftware-Abaqus,andthevibrationcharacteristicsofrisers'underthreekindsofdifferentboundaryconditionswereana-lyzed.Thenbasedonthethirdboundarycondition,theeffectsofabovefactorsonnaturalfrequencyofriserswerecon-sidered.Attheendofthispaper,basedontheaboveresearc

6、hwork,somemeaningfulconclusionsweredrawn.Keywords:deepsearisers；naturalfrequency；boundarycondition；bendingmoment；numericalsimulation0引言以及波浪共同作用下产生的振动频率相近时，立管会发生耦合共振，使其振动幅值急剧加大。长此以往，随着油气开采逐步向海洋，特别是深海推进，以立管会发生疲劳损伤乃至失效，从而造成巨大的经济深海平台及其配套设备（如系泊缆、立管等）为代表损失以及严重的海洋环境污染。因此，对深海立管的的海洋结构物的设计与优化成为海洋工程领域研究热固有频

7、率及其影响因素进行研究，能够有效避免因立点之一。海洋立管是海面与海底井口间的主要连接构管耦合共振而造成的立管损伤甚至失效，具有明确的件，是现代海洋工程结构系统的重要组成部分之一。理论和工程实用意义。张力腿平台（TLP）是一类较为常用的深海油气钻采对水下立管力学性能的研究已有50多年的历史，平台，通常情况下TLP平台与TTR立管的连接通过张最早可追溯至1950年Molole计划中对海洋立管的静力紧器实现，立管的底部则通过万向节固定于油