学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

SCR管—土相互作用及触地点疲劳分析

作　者: 武锐锋
导　师: 黄小平
学　校: 上海交通大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 钢悬链线立管 触地点 疲劳分析 管-土相互作用 单一曲线模型 非线性弹簧
分类号: P756.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 92次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


全球工业发展对油气的需求量不断增加,陆上油气及近海油气资源已经远不能满足需要,深海油气资源开发已经成为世界各国关注的焦点。我国海洋油气的开发也逐渐走向深海,南海海域已探明的油气储量极为丰富,海洋资源的开发成为重点的的研究方向。触地点(TDP)是悬链线立管最初接触海床土体的部位,是悬垂段和拖地段的连接点。虽然触地点是悬垂段张力最小点,但在海洋环境载荷及顶端浮体运动的影响下,拖地段与海床土体不断发生相互作用,使触地点成为悬链线立管疲劳分析的热点。本文首先总结了国内外悬链线立管管-土相互作用试验和数值模拟的研究进展,同时介绍了钢悬链线立管疲劳分研究现状。其次,介绍了海洋结构物的疲劳分析方法,以及管-土相互作用的分析方法,重点在于采用P ? y曲线模拟海床土体特性以及基于裂纹扩展计算的疲劳分方法。然后,采用有限差分方法对悬链线立管触地区管-土相互作用进行了静态模拟,研究了立管顶端位移、土体吸力、土体刚度等因素对触地点位置的影响;并与Hodder等的试验结果进行了对比,得出了相应的变化规律。再次,采用ANSYS中的非线性弹簧单元,模拟了反复加载时管-土的相互作用。采用了简化的土体滞回曲线模型,模拟了反复加载时海底沟槽深度的变化,并对比分析沟槽深度的变化对立管弯矩、等效应力等力学特性的影响。最后,采用有限元方法分析了完整的钢悬链线立管顶端循环垂向加载时的动力特性,得到触地点的应力时程,基于裂纹扩展率的单一曲线模型对比计算了触地点管表面裂纹的扩展曲线,并分析了影响裂纹扩展寿命的因素。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 钢悬链线立管管-土作用研究进展  12-16
    1.2.1 管-土作用试验研究  13-16
    1.2.2 管-土作用数值模拟  16
  1.3 钢悬链线立管触地点疲劳分析研究进展  16-17
  1.4 本文主要工作  17-18
第二章 钢悬链立管触地点疲劳分析方法  18-29
  2.1 海床土体模型  18-22
  2.2 海洋结构物疲劳分析方法  22-23
  2.3 裂纹扩展率模型  23-27
    2.3.1 改进的McEvily 模型  23-25
    2.3.2 变幅载荷作用下裂纹扩展率单一曲线模型  25-27
  2.4 本章小结  27-29
第三章 静态单次管-土相互作用模拟  29-44
  3.1 管土作用模型及分析方法  29-33
    3.1.1 管土作用模型及海床土体模型  29-30
    3.1.2 有限差分法  30-32
    3.1.3 有限差分法计算流程  32-33
  3.2 触地点位置的变化  33-39
    3.2.1 加载位移对触地点位置的影响  33-35
    3.2.2 土体刚度对触地点位置的影响  35-36
    3.2.3 土体吸力对触地点位置的影响  36-37
    3.2.4 立管参数对触地点位置的影响  37-39
  3.3 试验结果对比  39-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章 循环载荷作用下管-土相互作用模拟  44-53
  4.1 海床土体P? y 曲线  44-46
  4.2 ANSYS 中模型单元的选取  46-47
  4.3 管土作用有限元模型  47-48
  4.4 计算结果分析  48-52
    4.4.1 沟槽深度变化  48-50
    4.4.2 沟槽深度的影响  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章 钢制悬链线立管触地点疲劳分析  53-75
  5.1 SCR 触地点动力特性分析  54-64
    5.1.1 滞回曲线模型  57-59
    5.1.2 非线性土体模型  59-61
    5.1.3 无吸力土体模型  61-63
    5.1.4 计算结果分析  63-64
  5.2 基于单一曲线模型的立管表面疲劳裂纹扩展分析  64-74
    5.2.1 表面裂纹应力强度因子计算  64-65
    5.2.2 管表面裂纹尖端应力强度因子计算  65-69
    5.2.3 计算参数选取  69
    5.2.4 计算结果分析  69-72
    5.2.5 裂纹比的影响  72-73
    5.2.6 残余应力的影响  73-74
    5.2.7 超载迟滞效应的影响  74
  5.3 本章小结  74-75
第六章 总结与展望  75-77
  6.1 主要研究工作总结  75
  6.2 研究展望  75-77
参考文献  77-82
致谢  82-83
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  83-84
附件  84

相似论文

  1. 面向核岛抗震的液压减振器研究,TB535.1
  2. 基于脑电信号的疲劳估计和实时监控技术研究,TN911.6
  3. 地震灾害下跨接管结构的响应分析,P756.2
  4. 面向绿色再制造的破碎机关键部件疲劳寿命分析,TD451
  5. 惯性测量组合减振系统动力学设计及实验研究,TB535.1
  6. 基于ANSYS Workbench的汽车铝合金车轮强度分析,U463.34
  7. 海底管道与海床土相互作用的有限元分析,P756.2
  8. 海底管线竖直向屈曲剧变过程中土体抗力的研究,TU43
  9. 海底管线水平向屈曲过程中管土相互作用研究,P756.2
  10. 钢悬链线立管拖地段与土体相互作用的数值模拟,TE952
  11. 钢悬链线立管静力及涡激疲劳损伤研究,U661.4
  12. 负后角型注塑机合模装置的分析与优化,TQ320.52
  13. 基于UG模型的斯太尔桥壳有限元分析,U463.218.5
  14. 镁合金汽车轮毂的轻量化设计及有限元分析,U463.343
  15. 基于自动超声检测信息的损伤管道完整性分析研究,TH878.2
  16. 棉花打顶机的改进设计与研究,S224
  17. 掩埋海底管线的管土相互作用研究,U171
  18. 埋地PE燃气管道失效机理的力学研究,TU996.7
  19. 地铁盾构隧道施工对城市地下管线的影响研究,TU990.3
  20. CA6120U22D1型客车车架的随机振动和疲劳分析,U463.32

中图分类: > 天文学、地球科学 > 海洋学 > 海洋工程 > 海下工程 > 水下管道
© 2012 www.xueweilunwen.com