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考虑深水S型铺设中离散均布托辊对上弯段管道的支撑作用,提出了管道铺设形态和内力的分段解析求解方法,通过迭代搜索算法确定管道最佳反弯点和升离点的位置,结合刚性悬链线理论和欧拉梁弯曲理论,推导了管道的变形和内力的解析表达式。依据所建立的分段解析方法编制了相应的数值计算程序,以某3 000 m水深铺设12英寸管道为例,计算了管道形态和内力响应,与商用有限元软件的数值分析结果进行对比,表明了分段解析方法的准确性和有效性。建立的方法具有较高的计算效率,为进一步开展S型铺设参数的优化或可靠性研究提供了有力的手段。 相似文献
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卷管式铺管法在海管铺设中的应用愈发广泛,在铺设作业中管道会发生几何非线性变形,导致出现复杂的力学性能变化。针对管道在上卷、退卷过程中的屈服变化过程,通过弹塑性理论进行分析,推导出管道退卷后残余轴向应力的解析解;随后利用有限元软件ABAQUS建立模型实例,对比解析解与有限元模型,两者的计算结果基本吻合。基于上述有限元模型,研究上卷时的张力和退卷时的后张力对椭圆度、截面轴向应力和剪切应力的影响,并进行敏感性分析。模拟结果表明张力和后张力变化会影响管道截面的变形程度,退卷后截面上残余的轴向应力远高于剪切应力,并且通过敏感性分析,得到了残余椭圆度、残余应力随张力和后张力变化的规律。研究可为卷管铺设过程中张力和后张力的选择提供参考和借鉴。 相似文献
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管道由于热加工影响,其焊缝处及邻域的热影响区管段材料性能将与其余管段存在差异,即管道存在力学性能不均匀性。分别采用各向同性硬化材料模型与Ramberg-Osgood材料模型,应用ABAQUS仿真模拟卷管过程,并对仿真结果进行对比,表明使用Ramberg-Osgood材料模型能够更真实地模拟管道的力学行为,获得更接近真实值的管道力学响应。基于此模型采用控制度量法研究力学性能不均匀性的影响。研究表明:管道力学性能不均匀性水平越高,对管道结构完整性造成的不良影响也越大。 相似文献
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采用卷管法进行海底管道铺设过程中,管道首先通过牵引作用上卷于卷筒进行储存。管道与卷筒发生非线性接触,可能会产生复杂的塑性变形和局部屈曲。通过全尺寸柔性管力学性能试验获得柔性管轴力—应变以及弯曲—曲率等非线性力学性能关系,将试验所得的非线性材料性能参数导入建立的两种柔性管上卷ABAQUS有限元模型（梁—实体单元模型与壳和桁架—实体单元模型）,实现柔性管较大轴向抗拉刚度和较小抗弯刚度的同步模拟以及管道与卷筒的非线性接触响应特征。通过对比分析两种有限元模型数值模拟得到的管道弯矩、弯曲曲率、管道轴力、管道与卷筒的接触压强等数据,发现在管道上卷过程中管道沿副法线方向的SM3弯矩占据其弯曲变形主导地位;管道与卷筒之间的摩擦效应对于管道轴力的影响较为显著;管道与卷筒的最大接触压强主要发生在卷管过渡段区域。 相似文献
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深水海底管道S型铺设参数敏感性分析 总被引：5，自引：0，他引：5
以深水海底管道S型铺管法为研究对象,运用悬链线理论建立管道的静平衡微分方程,通过理论分析给出了迭代求解管道整体形态的数值计算方法,并开发相应的计算分析程序,分析了不同参数对张紧器张力和管道极限铺设水深的影响.结果表明,随着管道铺设水深、管径和壁厚、混凝土配重层厚度的增加,所需张紧器张力明显增大;当托管架底部倾角较大时,控制应变越大管道所需张力越小;当托管架底部倾角较小时,管道初始倾角越大、托管架半径越小管道所需张力越小.此外,管道的浮重度、托管架长度和半径、张紧器张拉能力、管道初始倾角对极限铺设水深有着重要的影响. 相似文献
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海底管道在深海石油开发工程中有着广泛的应用,管道在工作时受到高温高压会触发水平向整体屈曲变形,蛇形铺管法是控制管道水平向整体屈曲变形的有效手段。采用数值模拟方法,对蛇形铺设管道的关键参数进行研究,分析关键参数对临界屈曲荷载和屈曲后截面应力应变状态的影响。对每一组蛇形铺设管道都设置了直线型铺设管道的对照组,对照组采用引入初始挠曲的方法激发水平向整体屈曲,初始挠曲程度与蛇形铺设管道相同。通过与直线型铺设管道的对比,显示了蛇形铺设管道在激发和控制屈曲方面的优势,并对不同土体阻力情况下蛇形铺设管道的实际效果进行了评估。结果表明,蛇形铺设管道的临界屈曲力和屈曲后的弯矩皆远小于直线型管道。蛇形铺设管道的临界屈曲力随圆心角θ增大而减小,随曲率半径R的增大而增大。增大跨度L、曲率半径R和圆心角θ都能有效减小蛇形铺设管道的截面弯矩。水平向土体阻力对蛇形铺设管道影响较大,水平向土体阻力较小时,蛇形铺设管道控制屈曲的效果更为明显。 相似文献
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近岸海底管线在波浪作用下的受力情况关系着海底管线的安全运营。本文利用波浪港池物理模型试验,研究了斜向规则波作用下海底管线断面和管线沿程波浪力特性,分析了波浪入射方向与管线轴线夹角α及波浪要素对海底管线所受波浪力的影响,探讨了管线冲刷与所受波浪力之间的关系。试验结果表明:管线水平力在α=60°时达到最大,而上升力在α=45°时达到最大,并且从力的大小来看水平力比上升力大。随着角度增大,管线压力沿程变化幅度先增大再减小,α在60°时管线上游端压力最大;在45°时管线压力沿程变化呈波浪型,从上游往下游增减交替变化。随着冲刷的发展,管线下方受力最大值逐渐增大,管线前后方压力差值也逐渐增大。 相似文献
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海底管道悬空防护与治理措施浅谈 总被引：2，自引：2，他引：0
为了治理一直困扰茂名30万t单点码头的海底管道悬空问题,首先分析了海底管道埋藏状态的识别方法,对国内外海底管线各种悬空治理措施的优缺点和适宜海域进行汇总。在对茂名30万t单点码头海底管道开展了多次路由调查的基础上,针对悬空路段,分别采用人工海草、沉排、碎石回填等不同的防护措施。结果表明,人工海草确实具有明显的降低流速和促进泥沙淤积的功能,但潜水员水下作业工作量较大,不宜在水深大于40 m的海域进行,应避开拖网捕捞海域。水泥沉排在水下较稳定,可有效保护海底管线免受外来损害,但是回淤促淤缓慢。当海床承载力足够时,采用碎石回填办法进行海管维护比较有效,冲刷坑填埋充实,可广泛用于修正悬空。 相似文献
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Zhu Dashan Huang Yuying Cheng Jiangtian
Asso. Prof. Dept. of Mechanics Huazhong University of Science Technology 《中国海洋工程》1991,(1)
A plastic ring-beam model simulating the longitudinal transition zone of submarine pipelines in the buckle propagation is presented. The nonlinear relationships between the buckle propagation pressure and the length of the transition zone and the position parameter of the longitudinal plastic hinge are derived using the energy principle. The related values are obtained by means of solving a set of nonlinear equations. The model conforms better to reality than the ring models for considering the effect of the longitudinal plastic bending of the transition zone. The computations for some stainless steel and aluminium tubes with different geometrical parameters are performed. The results obtained agree better with the experimental results than existing theoretical predictions. 相似文献
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An Overview of Deepwater Pipeline Laying Technology 总被引：1，自引：0，他引：1
The technology and methods involved in pipeline laying in shallow water have evolved to the level of routine and commonplace. However, regarding the unexpected deepwater complexity, the traditional pipeline laying techniques have to confront many new challenges arisen from the increase of the water depth, diameter of the pipe and the welding difficuhy, all of which should be modified and/or innovated based on the existed mature experiences. The purpose of this investigation is to outline the existing and new engineering laying techniques and the associated facilities, which can provide some significant information to the related research. In the context, the latest deepwater pipeline laying technology and pipe laying barges of the renowned companies from Switzerland, Norway, Italy etc., are introduced and the corresponding comparison and discussion are presented as well. 相似文献