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| 海洋立管涡激振动与疲劳寿命影响因素分析 | |
| 作者单位： | ;1.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院;2.中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 |
| 摘 要： | 大尺寸的立管涡激振动三维数值模拟的代价大,计算效率低,为此,采用一种基于弹簧-质量模型的等效二维模型,通过二维数值模拟求解三维问题中管道的振幅和频率,进而对立管疲劳寿命的影响因素进行分析。二维模型中,应用弹簧-质量模型,利用胡克定律和简支梁的挠度方程对弹性系数进行推导;数值模拟中,利用ANSYS软件对流体与结构进行耦合求解,对不同海流流速、管长、壁厚条件下的立管中点的振幅和频率进行计算;基于Miner疲劳损伤累积理论和S-N曲线对立管疲劳寿命进行计算,对疲劳寿命的影响因素进行分析。分析结果表明,在2.5×10~4≤Re≤2.5×10~5范围内,随着海洋流速的增加,立管振幅和频率增大,疲劳寿命缩短;随着立管长度的增加,振幅增大,疲劳寿命缩短;随着管道壁厚增加,立管振幅减小,疲劳寿命延长。研究结果可为立管的疲劳寿命预测与抑振设计提供指导。 |
| 关 键 词： | 海洋立管 涡激振动 数值模拟 疲劳寿命 振幅 频率 疲劳损伤率 |
Numerical Simulation of Vortex-induced Vibrations and Fatigue Life Factor Analysis of Marine Riser |
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