鋼懸鏈線立管的ANSYS非線性有限元分析.pdf

1、近年來,隨著深水油氣資源開發(fā)活動的不斷增加,深水環(huán)境的復雜性對連接海底管線和平臺的立管系統(tǒng)提出了更嚴格的要求。目前國內(nèi)對淺海立管的理論研究己相對成熟,但對深海立管的研究尚處于起步階段。
　　 本文使用大型有限元計算軟件,考慮立管懸垂段幾何非線性和立管與土體的接觸非線性,對鋼懸鏈線立管進行數(shù)值模擬。立管懸垂段幾何非線性,通過ANSYS迭代計算,得到立管的初始位形,將其與根據(jù)懸鏈線方程理論計算的結(jié)果進行比較,吻合較好,基于此初始位形

2、,分析了立管在流荷載和波浪荷載下的響應(yīng)。立管與土體的接觸非線性,通過采用接觸單元模擬管道與土體的相互作用,并考慮土體的非線性建立接觸模型,進行分析計算,計算結(jié)果與已有研究結(jié)果進行比較,得出采用接觸單元模擬管道與土體的相互作用的可行性,分析探討了管道重量、土體模型和摩擦系數(shù)等參數(shù)對管道入土深度和彎矩的影響。
　　 本文在探討鋼懸鏈線立管非線性技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用DP土體本構(gòu)模型,建立鋼懸鏈線立管與土體相互作用的ANSYS整體模型,進

3、行靜力與動力分析,研究結(jié)果表明:在浮力和重力作用下,土體彈性模量越大,拖地段管身變形越小,但彈性模量的改變對彎矩和等效應(yīng)力影響較小;粘聚力的改變對流線段部分管身變形、彎矩和等效應(yīng)力影響較小。考慮波浪、海流,觸地點的彎曲應(yīng)力最大,靠近海面彎曲應(yīng)力變化不大。流速不變,增大波高和波浪周期,靠近海面處位移平均值增大,且運動周期與波浪周期一致;觸地點與拖地段位移受波浪影響較小,但運動周期與波浪相似。波高和波浪周期不變,增大流速,彎曲應(yīng)力增大;觸地