海洋動態(tài)管纜力學(xué)性能的理論分析及數(shù)值模擬.pdf

1、海洋管纜系統(tǒng)是海洋油氣開發(fā)中的重要結(jié)構(gòu)物之一,臍帶纜又是海洋管纜系統(tǒng)中最主要的類型,對海洋油氣的開發(fā)起著巨大的作用,它的力學(xué)性能是大家關(guān)注的重點(diǎn)。本文對臍帶纜局部力學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析并采用ANSYS通用有限元軟件對其進(jìn)行了數(shù)值模擬,以期為實(shí)際工程的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
　　首先,詳細(xì)介紹了海洋管纜力學(xué)性能中的截面剛度和強(qiáng)度。這為后面ANSYS數(shù)值模擬計(jì)算提供了清晰的結(jié)構(gòu)概念。討論了單根螺旋線的拉扭的力學(xué)性能,有助于理解運(yùn)用臍

2、帶纜拉扭理論計(jì)算模型。由于臍帶纜是多層材料復(fù)合而成,在力學(xué)的數(shù)值分析方面接觸分析是必不可少的。歸納了ANSYS接觸分析的分析步驟和注意事項(xiàng)。通過同一個實(shí)例的不同單元對比,確定在接觸分析時使用的最優(yōu)單元。
　　然后,對無鎧裝鋼管臍帶纜的軸向拉伸剛度和彎曲剛度進(jìn)行理論分析和ANSYS數(shù)值計(jì)算模擬,并進(jìn)行了結(jié)果比較。ANSYS數(shù)值模擬中采用點(diǎn)與點(diǎn)接觸分析。在軸向拉伸剛度分析中邊界條件相同情況下,理論解與數(shù)值解的結(jié)果在一定的誤差范圍內(nèi)吻合

3、較好。增加管纜中螺旋管件的角度會降低管纜的軸向拉伸剛度。增加管件之間的摩擦系數(shù)會提高軸向拉伸剛度。通過對邊界條件的分析,數(shù)值模擬的模型更接近實(shí)際工況。對于其彎曲剛度的分析,在螺旋管線之間發(fā)生滑移之前,理論分析結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果相比誤差較小。當(dāng)螺旋管線發(fā)生滑移時,數(shù)值模擬的彎曲剛度迅速降低。
　　最后,對帶鎧裝鋼管臍帶纜的軸向拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬并與理論計(jì)算比較。ANSYS數(shù)值模擬采用BEAM189自定義梁截面和點(diǎn)與點(diǎn)的接觸