考虑非线性弯曲刚度的柔性立管时域分析-论文.pdf

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1、第34卷第11期哈尔滨工程大学学报Vo1．34No．112013年11月JournalofHarbinEngineeringUniversityNOV．2013考虑非线性弯曲刚度的柔性立管时域分析卢青针，冯俐，阎军(1．大连理工大学海洋科学与技术学院，辽宁盘锦124221；2．大连理工大学工程力学系，辽宁大连116023)摘要：针对柔性立管由于管道弯矩与曲率关系的非线性引起的动态时域分析问题，基于集中质量分析方法，考虑非线性弯曲刚度作为输入参数，建立柔性立管分析模型，进行管道拉力和曲率荷载的时域分析．对中国南海某1500m水深

2、的柔性立管算例进行了动态时域分析．分析结果表明：立管拉力随长度增加而减小，最大点发生在顶部，曲率在顶部和底部都有较大值，中间曲率较小；与考虑线性弯曲刚度的分析结果比较，考虑非线性弯曲刚度得到的顶部拉力荷载时程曲线几乎无变化，而顶部和底部的曲率荷载时程曲线变化较显著；考虑非线性弯曲刚度输入可以得到更为准确的柔性立管时域分析结果．关键词：柔性立管；时域分析；非线性弯曲刚度；集中质量法doi：10．3969／j．issn．1006—7043．201210056网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detai

3、l／23．1390．U．20131108．1323．010．html中图分类号：P752文献标志码：A文章编号：1006—7043(2013)11-1352—05Timedomainanalysisofflexiblerisersconsideringnon-linearbendingstifnessLUQingzhen，FENGLi，YANJun(1．DepartmentofMarineScienceandTechnology，DalianUniversityofTechnology，Panjin124221，China；2

4、．DepartmentofEngi—neefingMechanics，DalianUniversityofTechnology，Dalian116023，China)Abstract：Toinvestigatethedynamictimedomainanalysisofflexiblerisersduetothenon—linearrelationshipofthebendingmomentandcurvatureofflexiblepipes．theanalysismodelofflexiblerisersiSestabli

5、shedbasedonthelumpedmassmethod．Non—linearbendingstiffnessisconsideredduringthedynamicanalysisoftensionandcurva—tureoftheriser．Acasestudyofaflexibleriseratadepthof1500metersintheSouthChinaSeaispresented．Theresultsshowthatthetensionloaddecreaseswiththeincreaseinlength

6、．themaximumvalueOCCUrsatthetoppoint．Thetopandbottompointsofthecurvaturehavealargervalue；thecenterlengthhasthesmallercurvature．Whencomparingthelinearbendingstiffness，thetensionresultsarealmostthesame，butthecurvaturesareobviouslydif-ferentwhenconsideringthenon．1inearb

7、endingstiffness．Moreaccuratetimedomainanalysisresultsofthefiexibleriserscanbegainedbyconsideringthenonlinearbendingstiffnessinput．Keywords：flexibleriser；timedomainanalysis；non—linearbendingstiffness；lumpedmassmethod海洋浮式生产系统是由浮式生产平台，系泊系海油气开发中得到越来越广泛的应用。J．为保证管统和立管组成．其

8、中柔性立管是一种由金属铠装螺道在波浪、流及浮体运动等作用下的安全性，需要对旋缠绕聚合物圆柱组成的多层复合结构，各层间非柔性立管受到的拉力及曲率荷载进行动态分析．一粘接、可滑动，具有良好的弯曲性能⋯．因此柔性立般将柔性管等效为单一均匀的线模型，管的物理力管对浮式生产平台的运动具