“S”型海洋管道鋪設(shè)中的力學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、鋪管船法鋪設(shè)海洋管道時(shí)，管道一端置于海底，另一端依托于鋪管船上，中間是一段較長(zhǎng)的懸跨段，為保證懸跨段管道不發(fā)生屈服，必須根據(jù)鋪設(shè)時(shí)的海洋環(huán)境及時(shí)地對(duì)海洋管道的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，以確定合理的鋪管船作業(yè)參數(shù)。鋪設(shè)中的懸跨段管道具有幾何非線性性質(zhì)，其懸跨段長(zhǎng)度及著地點(diǎn)的受力未知，使得問(wèn)題的求解難度增加。經(jīng)過(guò)三十多年的研究，雖然分析方法多種多樣，但仍沒(méi)有很好地解決速度、精度和通用性三者之間的關(guān)系。目前我國(guó)還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出適用于工程實(shí)際的管道分析軟件

2、，尤其是灘海管道鋪設(shè)及相關(guān)技術(shù)的研究，在國(guó)內(nèi)至今仍然很少。 國(guó)內(nèi)由于“S”型海洋管道鋪設(shè)的需要，急需解決管道鋪設(shè)時(shí)力學(xué)性質(zhì)的分析計(jì)算方法這一難題。本文針對(duì)“灘海淺近海管道鋪設(shè)技術(shù)及敷設(shè)裝備研制”問(wèn)題，對(duì)“S”型海洋管道鋪設(shè)中的力學(xué)性質(zhì)及收/棄管作業(yè)過(guò)程中管線的受力和變形等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。 本文提出了一種確定“S”型海洋管道彈性變形的解析方法，所涉及的管道是借助于浮力可調(diào)整的鉸接托管架鋪設(shè)的。利用奇異攝動(dòng)法分別考

3、慮了托管架和管道懸跨段的變形，另外運(yùn)用一些附加條件和兩者接合點(diǎn)處的連續(xù)條件，得到了整個(gè)管道二階變形的近似算法。這種方法既充分考慮了管道的彈性、非線性和幾何大變形問(wèn)題，又能夠方便地運(yùn)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。使用本文方法可處理復(fù)雜受力和邊界條件，較小修正后即可運(yùn)用到相似結(jié)構(gòu)中。另外與有限元方法相比，大大減少了計(jì)算時(shí)間，因此可以實(shí)現(xiàn)鋪管作業(yè)參數(shù)的優(yōu)化，很好地解決了海洋管道分析中速度、精度和通用性三者之間的關(guān)系。 在理論分析和計(jì)算的基