填充对钢管脐带缆截面力学性能影响分析

基于平面应变模型,建立无填充、部分填充和密实填充等3种情况下的钢管脐带缆截面有限元模型．考虑单元间的挤压接触和摩擦等非线性因素,给出径向载荷下脐带缆内核结构力学性能的数值模拟结果．通过对关键构件极值应力、构件间挤压力以及截面整体变形的分析比较,发现填充对脐带缆截面力学性能的影响显著．在进行脐带缆截面设计分析时,必须考虑填充对截面各单元的影响．     

结构尺寸对LNG低温螺旋波纹钢管弯曲性能的影响分析

基于ANSYS三维壳模型,依据结构几何尺寸对LNG低温螺旋波纹钢管进行参数化有限元建模.考虑低温环境下材料力学性能的改变和结构几何非线性因素,对弯曲载荷作用下低温螺旋波纹钢管结构力学性能进行数值模拟;分析管体弯曲失效模式和力学行为特点.改变结构几何尺寸,分析比较波峰和波谷极值应力以及管道整体力学性能,发现尺寸参数对低温波纹钢管力学性能的影响显著,分析相应的灵敏度规律,最后给出合理的截面尺寸参数.分析结果可以为低温柔性管道的结构设计提供参考.     

基于数值模拟的钢管脐带缆安装挤压分析

针对钢管脐带缆安装铺设时张紧器挤压力的选择问题,建立钢管脐带缆二维有限元模型,在总挤压力一定时对比不同形式(两履带式、三履带式及四履带式)张紧器下脐带缆关键构件钢管内部应力状态及缆体截面变形情况,发现四履带式作用下的脐带缆不易破坏.探究安装过程中脐带缆在不同截面位置角情况下内部钢管的应力变化和变形,并基于最危险位置角求得脐带缆所能承受的最大挤压力.该分析方法和结果可为脐带缆安装的实际工程提供参考.     

误差激励作用下三维矩形液舱晃荡数值仿真

原始激励的随机小幅变化会对晃荡载荷造成不确定影响,往往具有较强的随机性和非线性现象.通过计算流体力学(Computational Fluid Mechanics,CFD)方法构造三维矩形液舱载液率为85%的晃荡数值模型,并基于相同条件开展模型晃荡实验;通过追踪自由表面变化和晃荡冲击压力时程比较分析验证数值模型的有效性.基于原始激励构造一定误差变化范围(2%,5%和10%)内的误差激励,通过数值模拟分别提取拐角监测位置处的晃荡载荷时程曲线.研究结果表明:在不同误差激励下,虽然晃荡波形和频率基本一致,但压力峰值偏差与误差大小不呈现正相关效应,最大偏差约为33.17%;微小激励误差有可能对晃荡载荷结果造成较大的偏差影响.     

结构尺寸对LNG低温柔性管道内衬层 力学性能的敏感性分析

为完善波纹结构尺寸参数对管道力学性能影响规律的研究，以某浮式液化天然气用低温复合柔性管道为例，建立U型金属波纹管参数化三维有限元模型。在拉伸、弯曲和扭转载荷作用下，分析管道结构的刚度性能，进一步开展U型金属波纹管关键结构参数（如波高、波距和壁厚等）对管道结构刚度性能的敏感性研究。结果表明：U型金属波纹管的结构参数对管道的力学性能影响显著。计算分析发现的敏感性规律，对U型金属波纹管的结构设计提供理论基础。     

基于异形梁模型的海洋柔性管缆防弯器数值模拟

为防止海洋柔性管缆在自重和环境载荷作用下的局部曲率过大而发生结构失效,在连接部位安装防弯器增加管缆弯曲刚度,并使管缆曲率分布均匀.分析防弯器力学性能和在位特点,阐述计算难点和几种数值建模方法的可行性与效果,并具体讨论用梁单元建立防弯器异形梁有限元模型的优势.利用平面异形梁单元特点,采用等效弯曲刚度进行防弯器结构分析,从而形成一套简洁高效的数值分析方法.通过数值算例评价该计算方法的适用性.     

脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效数值模拟及参数敏感性分析

针对海洋工程脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效,建立三维简化有限元模型进行螺旋缠绕结构的径向屈曲模拟分析。以我国某海域典型脐带缆为例,得到单倍螺距下单根铠装钢丝径向屈曲失效临界载荷。探究不同敏感参数对单根铠装钢丝临界屈曲载荷的影响,发现铠装钢丝螺旋角度、截面惯性矩、螺旋缠绕半径与临界载荷分别大致呈抛物线形、线性、负指数关系,该结论可为脐带缆铠装抗屈曲设计提供参考。同时发现,通过单根铠装钢丝临界载荷累加的方式可近似得到相应根数螺旋铠装钢丝的临界屈曲载荷,该载荷可作为求解真实脐带缆单层铠装径向临界屈曲载荷的保守估算值。     

深水柔性管道铺设过程的动态仿真

针对深水柔性管道铺设的一般过程,将铺设过程离散成若干典型工况,并通过非线性时域有限元法实现铺设过程的动态仿真分析。阐述仿真所涉及的基本方程、模型与基本单元、载荷工况与动态响应统计的具体处理技术。以水深1 000 m柔性管道的铺设为例,着重展示动态仿真技术在铺设设计中的应用。分析实例表明：通过非线性时域动态分析技术对深水柔性管道的铺设过程进行仿真是可行的,可以有效地为铺设设计提供指导。     

柔性立管浮筒数量多目标优化设计

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基于NIAH的螺旋骨架复合柔性低温管道等效力学性能分析EI北大核心CSCD

FLNG(floating liquefied natural gas)是一种集LNG(液化天然气)的液化、存储、装卸为一体的新型海上浮式生产系统。螺旋骨架复合柔性低温管道是其中关键的核心配套装备,然而其结构形式复杂,各结构层之间存在着大量的接触、摩擦等非线性问题,使理论建模与数值分析求解较困难;针对螺旋骨架复合柔性低温管道的一维周期性特征,基于渐近均匀化理论新方法(novel implementation of asymptotic homogenization,NIAH),建立螺旋骨架复合柔性低温管道的微单胞模型并施加周期性边界条件,求解得到宏观结构的等效刚度参数。通过与精细有限元模型计算结果对比,发现其等效误差小于3.60%,计算成本缩减约32倍,验证了基于NIAH等效刚度计算的准确性与高效性;针对管道螺旋缠绕结构特征,提出双对称边界条件施加方法,其结果比传统的单对称边界条件减少了78.00%的误差;总结了不同周期性边界条件适用的结构特点,为螺旋骨架复合柔性低温管道的结构设计与分析提供可靠、快速的等效计算方法。