共查询到19条相似文献，搜索用时 125 毫秒
1.
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(11)
本文基于ABAQUS有限元软件,建立非粘结钢管脐带缆的三维有限元模型计算其弯曲刚度,将弯曲刚度的数值模拟与理论结果进行对比,验证了模型的正确性,在此基础上逐一分析了摩擦系数、外压大小、螺旋角度等敏感性参数变化以及填充单元对弯曲迟滞性能的影响。研究结果表明,随摩擦系数和外压大小的增大非粘结钢管脐带缆全滑移阶段和滞回阶段弯曲刚度明显增加,而随螺旋角度增加两阶段弯曲刚度则是呈减小趋势。此外,填充单元对两阶段弯曲刚度的影响与摩擦系数的大小有关。 相似文献
2.
脐带缆是进行水下油气资源开采的关键设备,在深海油气资源的开发过程中起着至关重要的作用。脐带缆是由多种功能单元螺旋缠绕而成的非粘结复合结构,各层构件之间会出现接触摩擦与滑动现象,使脐带缆的截面设计和结构分析变得十分困难。本文结合国内外研究的成果,在对脐带缆结构进行理论分析的基础上,利用ANSYS软件分别对无铠装和有铠装脐带缆进行数值模拟分析,采用梁单元和壳单元模拟管件,并用点-点和点-面接触单元模拟管件之间的相互作用,将数值模拟结果与理论计算结果进行对比,探讨不同的管件缠绕角度、摩擦因数对脐带缆的拉伸和弯曲刚度的影响。分析结果可为工程应用提供参考和借鉴。 相似文献
3.
脐带缆用于连接水上浮体和水下生产系统,缆芯由钢管单元、光纤单元和电缆单元等组装而成,缆体外层是由铠装钢丝层螺旋缠绕以及聚合物外护套组装而成,截面结构复杂。利用ANSYS有限元通用软件建立双层铠装脐带缆的三维多层接触摩擦有限元模型,计算其截面拉伸刚度,将拉伸刚度数值模拟值与理论结果进行对比,验证有限元模型的正确性;分析比较铠装层不同缠绕角度、缠绕方式和钢丝直径下脐带缆模型的拉伸刚度。结果表明:铠装钢丝层缠绕方式、缠绕角度、铠装钢丝直径对双层铠装脐带缆模型的拉伸刚度、最大等效应力模拟结果均有影响。 相似文献
4.
脐带缆是连接平台或浮式生产系统与海底油井的控制管缆,缆芯由管单元、光纤单元、电缆单元、以及填充单元组装而成,缆体外层由铠装钢丝螺旋缠绕和聚合物护套组成。基于ANSYS有限元软件,建立无铠装含填充的钢管脐带缆三维有限元模型,在自由端可扭转、不可扭转约束条件下,计算模型的拉伸刚度,将拉伸刚度的数值模拟与理论结果进行对比,验证有限元模型的正确性;分析比较含填充与不含填充两种截面形式脐带缆模型的力学性能,结果表明:填充单元、拉伸率对脐带缆模型的拉伸刚度、最大等效应力模拟结果均有影响。 相似文献
5.
6.
深水动态脐带缆内部结构复杂，其阻尼特性对脐带缆的舞动以及疲劳损伤有着重要的影响。脐带缆在和流体相互作用过程中，脐带缆内部构件可能会产生滑动，进而影响脐带缆的结构阻尼，这也使得真实海况中脐带缆的舞动和疲劳是一项复杂而值得深入研究的课题。为验证有限元模型能够很好地模拟脐带缆的结构阻尼特性，在考虑内部结构单元间摩擦的基础上，利用ANSYS建立了用于中国南海某油田的脐带缆多层滑移接触摩擦模型。同时，采用自由衰减法对该动态脐带缆开展了原型试验，测得了该缆的结构阻尼比与自振周期。通过对比有限元模型计算结果与原型试验结果发现：数值模型获得的该脐带缆的结构阻尼值与试验值非常接近，这为工程中获得脐带缆结构阻尼比的值提供了好的方向。 相似文献
7.
8.
具有链—缆—链结构的复合系泊链缆因其相对于全钢链质量和成本上的优势而在深水系泊中得以广泛应用。基于细长杆理论采用有限差分法建立了可以考虑链—缆—链结构的复合系泊缆数值模型，将其应用于不同工况下全钢链和复合链缆运动的数值模拟中，并开展了验证。首先，将单根钢链顶张力数值模拟结果与不同工况下的模型试验结果进行了对比，验证了数值预报程序应用于全钢链的准确性。然后，对于复合系泊链缆开展了静刚度和动刚度迭代数值模拟，并将模拟结果同已发表文章中的算例结果进行比较，验证了该数值模型在复合链缆模拟上的准确性。发现对于单根钢锚链的验证，激励半径越大，激励周期越小，一个周期内顶张力幅值及其极差越大，钢链运动就越剧烈。对于链—缆—链式复合系泊链缆的验证，发现静刚度迭代中数值模拟结果与算例结果差异较小；对于动刚度迭代，除个别大幅慢漂工况外，两者有较高的吻合；且激励周期越小，激励半径越大，复合系泊链缆顶张力越大，弹性模量越小，运动越剧烈。对于聚酯缆刚度的敏感性分析，发现改变动刚度经验公式参数的情况下，杨氏模量的静刚度迭代和动刚度迭代结果误差分别最大达到了60.81%和68.21%，因此合成纤维材料特性对复合系泊链... 相似文献
9.
10.
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(9)
非粘结柔性立管结构形式复杂,层与层之间涉及摩擦、接触等非线性特性,使其数值模拟方面很难同时保证效率与精度。针对柔性立管特殊的结构形式,本文建立不同角度螺旋键的非粘结柔性立管高效分析简化模型,通过Ansys workbench软件分析非粘结柔性立管在内压和拉伸、扭转、弯曲的组合荷载工况下螺旋键缠绕角度对其刚度的影响。结果表明:本文所建立的立管简化分析模型与立管原型的力学性能吻合较好,并且可以提高计算效率;螺旋键缠绕角度越大,立管的扭转刚度越大,拉伸刚度与弯曲刚度越小;内压的施加对拉伸刚度、扭转刚度和弯曲刚度是有利的,内压对于弯曲刚度有较明显的增加,对拉伸刚度和扭转刚度有较小程度的增加。 相似文献
11.
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
12.
For accurate prediction of the deformation of cable in the towed system, a new finite element model is presented that provides a representation of both the bending and torsional effects. In this paper, the cubic spline interpolation function is applied as the trial solution. By using a weighted residual approach, the discretized motion equations for the new finite element model are developed. The model is calculated with the computation program complier by Matlab. Several numerical examples are presented to illustrate the numerical schemes. The results of numerical simulation are stable and valid, and consistent with the mechanical properties of the cable. The model can be applied to kinematics analysis and the design of ocean cable, such as mooring lines, towing, and ROV umbilical cables. 相似文献
13.
钢管脐带缆包含多种螺旋缠绕的功能单元，其在外力载荷下会发生相对运动，而且钢管的刚度较大对扭转平衡有重要影响，因此，相对于普通电缆，钢管脐带缆在扭转平衡设计时更加困难。根据扭转平衡理论公式，采用控制变量法，以第二层铠装钢丝的绞合角度为变量进行扭转平衡设计。首先建立脐带缆缆芯有限元模型，对其施加拉伸载荷，结果显示缆芯出现了扭转，这证明不能将脐带缆缆芯视为一实心圆柱。其次建立不同绞合角度的脐带缆有限元模型，设置各功能单元的材料属性和摩擦系数，分析模型在拉伸载荷下的扭转角度，并将相同拉伸载荷下的扭转角度拟合为直线，从而得到钢管脐带缆在扭转平衡状态时的最优绞合角度。最后，采用试验方法对实物钢管脐带缆进行扭转平衡测试，测试结果显示在拉伸载荷下脐带缆单位长度扭转角度十分微小，这表明缆是扭转平衡的。因此验证了使用的有限元方法在钢管脐带缆扭转平衡设计中的有效性。 相似文献
14.
水下井口的疲劳完整性是海洋油气田长期安全开采的前提。工业界往往采用贴应变片直接测量水下井口应变来计算弯矩和疲劳损伤，但水下井口应变片粘贴困难且不能长时间连续工作。采用对水下井口监测方法，基于隔水管—防喷器组—水下井口的运动和力学特性，考虑防喷器组惯性力矩建立系统耦合动力学方程，最终形成基于监测数据的水下井口循环弯矩计算方法。以南海某深水水下井口为例，建立隔水管—防喷器组—水下井口系统有限元模型并进行动态分析，提取隔水管底部张力、转角、防喷器组加速度及转角等参数，代入所建立的系统耦合动力学模型，得到水下井口弯矩与有限元计算结果吻合良好。研究表明只需通过在线监测获得所需的输入数据，无需监测水下井口应变即可获取水下井口循环弯矩。建立的系统耦合动力学模型可为水下井口疲劳完整性评估提供理论依据。 相似文献
15.
A three-dimensional thermo-mechanical coupled finite element model is built up to simulate the phenomena of dynamical contact and frictional heating of crack faces when the plate containing the crack is excited by high-intensity ultrasonic pulses. In the finite element model, the high-power ultrasonic transducer is modeled by using a piezoelectric thermal-analogy method, and the dynamical interaction between both crack faces is modeled using a contact-impact theory. In the simulations, the frictional heating taking place at the crack faces is quantitatively calculated by using finite element thermal-structural coupling analysis, especially, the influences of acoustic chaos to plate vibration and crack heating are calculated and analysed in detail. Meanwhile, the related ultrasonic infrared images are also obtained experimentally, and the theoretical simulation results are in agreement with that of the experiments. The results show that, by using the theoretical method, a good simulation of dynamic interaction and friction heating process of the crack faces under non-chaotic or chaotic sound excitation can be obtained. 相似文献
16.
17.
深基坑开挖与支护的有限元模拟 总被引：5，自引：0，他引：5
采用弹塑性有限单元法对超大基坑的开挖与支护进行数值模拟,据此分析土体的位移、主应力分布、施工过程中支护结构受力,并比较基坑顶部水平位移的计算值与实测值,两者非常接近,计算结果较为理想,可为工程设计和现场施工提供理论参考和指导. 相似文献
18.
The unbonded flexible pipe of eight layers,in which all the layers except the carcass layer are assumed to have isotropic properties,has been analyzed.Specifically,the carcass layer shows the orthotropic characteristics.The effective elastic moduli of the carcass layer have been developed in terms of the influence of deformation to stiffness.With consideration of the effective elastic moduli,the structure can be properly analyzed.Also the relative movements of tendons and relative displacements of wires in helical armour layer have been investigated.A three-dimensional nonlinear finite element model has been presented to predict the response of flexible pipes under axial force and torque.Further,the friction and contact of interlayer have been considered.Comparison between the finite element model and experimental results obtained in literature has been given and discussed,which might provide practical and technical support for the application of unbonded flexible pipes. 相似文献