基于管土耦合模型的海底管道管跨涡激振动分析

对于海底管跨涡激振动的研究,传统计算模型是将管跨两端作固支或简支处理。考虑管跨入土段与土壤之间的非线性作用力,采用ANSYS有限元分析软件建立起管土耦合非线性有限元模型,弥补了传统计算模型的缺点。通过对不同土壤和流速条件下管跨涡激振动的研究,与传统计算模型相比,提出的管土耦合模型具有更好的计算精度,计算结果可为海底管线疲劳寿命的进一步分析提供支持。     

海底管道系统管跨涡激振动疲劳可靠度综合评估方法

考虑海底管道悬空的动态变化情况,并从系统的角度对管跨疲劳风险评估方法进行了研究.选取主要影响因素,运用模糊数学方法确定管跨发生概率,进而提出了一种海底管道系统管跨涡激振动疲劳可靠度的评估方法.该方法综合考虑了各管段管跨发生概率、管跨发生在同一地点的概率、管道最大疲劳损伤发生在同一部位的概率、管跨长度以及定长管跨涡激振动疲劳失效概率等因素.与传统评估方法相比,本文方法评估结果更接近工程实际.     

考虑管土作用海底管线涡激振动分析

将VIVANA模型与梁单元结合建立海底管线悬跨段涡激振动(VIV)数值模型,利用弹簧模拟管土作用,采用频域和时域非线性相结合的方法对涡激振动问题进行求解,计算在土壤非线性边界条件下的海底管线悬跨段涡激振动响应.采用三种不同的弹簧进行计算,弹簧具有不同的P-δ曲线.本文对求解方法的有效性进行考察,研究了土壤非线性对涡激振动的影响.     

海底管线管跨段涡激振动下模糊可靠性评估

针对海底管线管跨的振动特性,与来自于海水运动的水动力载荷均具有模糊性的特点,应用模糊数学理论、系统分析理论和可靠性理论,对管跨段在涡激振动下的模糊可靠性评估方法进行了分析和研究。建立了其模糊可靠性的计算方法和评估模型。     

顶张式立管长期涡激振动疲劳分析

本文以顶张式立管(TTR)为研究对象,应用Flexcom软件和SHEAR7软件对TTR在海流作用下的长期涡激振动(VIV)疲劳进行研究,给出接受准则、设计基础、分析方法和分析流程,并通过实例计算总结出最大VIV疲劳损伤发生的主要位置及VIV抑制装置在降低疲劳损伤的效果,可为今后工程项目中TTR立管VIV疲劳分析提供一定参考。     

海底电缆在涡激振动下的疲劳寿命

针对悬空段海底电缆结构失稳、疲劳失效和使用寿命缩短等问题,基于洋流作用下海底电缆涡激振动机理,结合海底电缆结构特性,采用流体力学法建立适用于海底电缆的振动仿真模型,基于仿真模型研究洋流流速、电缆机械特性（截面、质量、自阻尼特性等）、悬空断长度等对海底电缆振动和疲劳损伤的影响,结合应变性疲劳曲线和雨流计数法,计算海底电缆的疲劳损伤,根据线性损伤累积理论得到海底电缆的疲劳寿命,分析海底电缆疲劳寿命的影响因素。结果表明,增大海底电缆的弹性模量和阻尼比、缩短电缆悬空段长度可有效延长海底电缆的疲劳寿命。     

深水多跨海底悬空管道的疲劳分析

介绍基于疲劳分析准则的多跨海管自由悬跨评估方法,采用有限元分析软件Abaqus,结合管-土相互作用参数,建立多跨海管数值计算模型,提出悬空管道模态分析方法,并基于Palmgren-Miner线性损伤累积理论及采用S-N曲线,给出管道疲劳寿命的计算过程.通过工程实例,计算获得多跨海管的自振频率及应力幅值,完成多跨海管的疲...     

速度梯度对立管涡激振动疲劳损伤影响分析

将钢悬链式立管SCR(Steel Catenary Riser)简化为索模型,首先对立管进行了模态分析,并通过模态叠加法计算了涡激振动响应。然后基于瑞利分布,对立管进行了疲劳损伤分析,得到了立管的年疲劳损伤率。以1 500 m水深Spar平台相连接的钢悬链式立管为例,通过改变剪切流的来流梯度来研究其对疲劳损伤产生的影响。计算结果表明,立管最大疲劳损伤通常出现在边界区域,并且随着来流速度梯度的减小,立管的能量激励区域增大,疲劳损伤也随之变大。     

深水顶张式立管参数振动与涡激振动耦合振动分析方法研究

考虑浮式平台垂荡引起的顶张式立管参数振动对横向振动的影响及立管与流体的流固耦合作用,开展了深水顶张式立管参数振动与涡激振动耦合振动分析方法研究,提出了深水顶张式立管参数振动与涡激振动耦合的振动模型。利用耦合振动模型对1 500 m水深的顶张式立管进行了算例分析,结果表明:由平台垂荡引起的立管参数振动加剧了立管横向振动的幅值,并且在同一海流速度下沿不同轴向位置处立管的参数振动对立管横向振动幅值的影响不尽相同,立管的参数振动对顺流向振动幅值的影响大于对横流向振动幅值的影响。     

立管涡激振动的离散涡数值模拟

通过离散涡方法求解立管所受涡激升力,并与立管动力响应方程相耦合来对涡激振动问题进行时域内的数值模拟。通过在均匀来流和剪切来流下的模拟,所得的结论与其他文献中的结论比较吻合,较好地揭示了立管涡激振动的特征。     

海底管道悬跨长度的计算

总结目前常用的几种海底管道悬跨长度的评估方法 ,阐述DNV在 2 0 0 2年最新提出的海底管道悬跨长度评估指导性文件 (DNVRPF1 0 5)的特点以及当前的最新研究进展。论述内容有较强的实用性 ,可供工程设计人员参考     

浅水海洋平台悬跨式隔水管设计方法

为节约成本,在设计要求相对较低的浅水海域采用悬跨式隔水管。详述悬跨式隔水管的设计流程,提出悬跨式隔水管设计中的等效模型设计,对悬跨式隔水管进行强度和涡激振动（Vortex-Induced Vibration,VIV）疲劳分析,提出改善VIV疲劳的方法,旨在为浅水可移动平台悬跨式隔水管的应用提供设计框架和参考依据。     

X65钢级海洋管道全尺寸疲劳性能试验研究

文章针对X65钢级海洋管道,综合考虑焊接残余应力、应力集中、焊接初始缺陷、管道停输及内部介质压力波动等多因素影响,在国内首次开展了管道四点弯曲+内压联合的全尺寸疲劳试验研究。通过管道全尺寸疲劳性能试验,得到不同规格管道在不同应力幅下的疲劳循环次数,而后依据国际通用的标准规范BS 7608与DNV C203对全尺寸疲劳试验结果进行了量化的评定分析。该研究不仅有利于积累海洋管道全尺寸疲劳性能试验数据,且可为评价海洋管道后续的全尺寸疲劳试验寿命及服役期间的安全运行周期提供定量依据。     

基于全尺寸疲劳试验系统的海洋管道模态分析

以往海洋管道全尺寸疲劳试验的试验类型多为弯曲疲劳,考虑到管道焊缝处环向受力不均且试验周期较长的问题,拟应用共振原理来完成海洋管道疲劳试验,而产生共振的关键在于使激振频率达到管道的固有频率。鉴于此,针对?323.9 mm×18.0 mm、X65钢级海洋管道,利用Workbench有限元分析软件模拟共振式全尺寸疲劳试验系统中海洋管道的工况对其进行了模态分析,采用改变约束个数和位置的方法分析了不同装夹方式对管道固有频率和模态振型的影响。由管道前6阶的固有频率和模态振型可知,随着约束的增加或位置的改变,可使海洋管道的固有频率增大。分析结果为共振式全尺寸疲劳试验系统的设计和优化提供了重要的理论依据。     

油气管道流固耦合振动特性数值分析

油气管道服役时由于内部输送油气会产生压力,使其运行的动态环境发生质变,导致管体结构与内部流体产生耦合等一系列问题。为了减小这些问题有可能对整个管道系统造成的重大危害,以某型油气管道为研究对象,建立了管道流固耦合系统的有限元分析模型,分别对管道的结构、内腔流场及其流固耦合系统的模态进行研究;针对其所处的特殊动态环境,考虑流固耦合效应,进行仿真分析,考察管道耦合系统的整体服役特点。计算结果表明,管道结构的在其低阶模态处表现了较为整体的振型,而在较高的频段内则显示出了大量的局部模态;管道内腔流场的模态振型呈对称分布,耦合系统模态的大部分振型与管体结构较为类似。     

首次穿越失效方法用于评价海底管跨的可靠度

应用随机振动的首次穿越理论和可靠度理论对波浪作用下的海底管跨进行疲劳可靠度分析。基于断裂力学原理建立疲劳失效准则,海底管跨的疲劳失效可以看成首次穿越问题。将管跨服役期内的长期海况看成由若干离散短期海况组成,通过模态分析方法确定海底管跨在各海况下的应力响应。根据首次穿越理论的泊松模型,计算各海况下管跨应力响应的期望穿阈率,进而确定总体疲劳失效可靠度。通过实例分析了跨长、设计寿命、初始裂纹长度、断裂韧性、裂纹扩展参数等对可靠度的影响,疲劳可靠度变化曲线可以对海底管道的设计提供参考。