基于ABAQUS的SCR立管的动力分析

文中对SCR立管的模型与分析方法进行了总结,推导了悬链线的方程,并对SCR立管静态与动态进行了ABAQUS有限元分析,选择的计算方法为子空间迭代法,分析了立管各阶振动模态与频率。另外,还分析了立管微元的受力情况,并研究了不同顶部张紧力增大时的固有频率,发现固有频率有所增大。

钢制悬链线立管(SCR)及其焊接接头的腐蚀疲劳行为研究进展

腐蚀疲劳开裂是海洋服役管线钢及其焊接接头最为严重的失效形式之一。近年来,研究人员对管线钢焊接接头腐蚀疲劳裂纹的机理、影响因素等方面的研究正在不断深入,但还有部分现象的解释未能统一。文中对腐蚀疲劳裂纹的萌生和扩展机理进行了阐述,对影响腐蚀疲劳裂纹扩展的材料、力学、环境等因素的研究进行了总结归纳,对新的结论和模型进行了探讨,并对进一步的研究进行了展望。

深海钢悬链线立管(SCR)安装强度分析

在研究深水钢悬链立管(SCR)安装方法基础上,结合实际工程安装经验,提出了深水SCR在J-lay这种铺管方式下的安装方案,应用专业立管安装分析软件Orcaflex对各个安装过程进行实例分析,对安装过程中立管的安装强度进行校核。

深水立管顶端柔性节点设计及非线性分析

本文结合南海"荔湾3-1"深水油气田的环境特征,深入研究SCR立管顶部柔性节点的内部结构,详细分析了波纹管、弹性体等主要部件及其相互作用。以0.3048m立管为例,设计出符合荔湾1500m水深的耐高温高压柔性节点。用ABAQUS有限元分析软件对其进行了非线性分析及强度校核,并对比分析了传统柔性节点,得出耐高温高压柔性节点更符合深水等复杂环境的要求。

钢悬链线立管与海床土体接触问题的ANSYS有限元分析

钢悬链线立管(SCR)与海床土体的接触问题对立管的疲劳寿命影响很大。运用ANSYS有限元软件中的接触单元模拟SCR与海床接触处的相互作用,考虑海床土体的非线性,建立SCR与海床系统有限元模型,并同已有的等价梁-弹簧模型进行了比较和验证。运用该模型进行计算分析,探讨了管道重量、土体模型和摩擦系数等对管道入土深度和弯矩的影响,为进一步研究SCR与海床的相互作用提供参考。

钢悬链线立管触地点区域管土相互作用的有限元分析

由于钢悬链线立管具有非线性特性,而海床土体又是软黏土,因此钢悬链线立管触地区域的管土的相互作用十分复杂。根据国外相关试验数据,采用ANSYS中的非线性弹簧单元模拟海床土体,考虑海床土体刚度退化和土吸力对管道的作用,建立海底管道拟静力有限元计算模型,计算分析管道与海床土体的相互作用,并探讨管道触地点区域关键点在顶端升沉运动下弯矩的变化规律,为进一步研究SCR与海床的动力相互作用提供参考。

深水立管顶端柔性节点疲劳寿命预测

根据荔湾3-1的实际环境特征,在详细分析柔性节点所受载荷的情况下,把SCR立管和柔性节点作为一个整体,用专业成熟海洋管道计算软件进行时域动力分析,提取立管顶端的局部响应时域谱,作为柔性节点非线性分析的载荷谱。然后在非线性动力分析的基础上,用专门疲劳分析软件对其进行疲劳寿命预测。最终根据高温高压柔性节点的疲劳寿命云图,得其在荔湾3-1这种环境条件下的最短使用寿命为15 a,满足疲劳寿命使用年限。

深海SCR触地管道与土体水平向作用离心模型试验研究

针对深海钢悬链线立管系统流线段与土体相互作用问题,采用离心模型试验方法开展管道多次水平向运动循环试验,揭示了考虑淤泥层的管土相互作用机制及破土抗力发挥规律。结果表明:首次推管可以发现,由于软弱淤泥层的存在,土体抗力曲线均随位移呈现硬化型曲线,在滑移距离为0.1 D左右时达到破土状态,安装工况、水压试验工况和操作工况对应的破土抗力分别为3.45 kN、4.28 kN和3.78 kN,在破土抗力后管道持续下扎,土拱不断扩大,破土抗力以后的侧向抗力持续增加,呈现重管特征,当最大位移(X/D=2.5)时对三个工况的侧向抗力分别为9.07 kN、12.07 kN和9.97 kN;随后的往复推管过程中可以发现,随着首次推管淤泥层消散,管道接触土体强度增强,管土作用曲线呈轻管特征,在滑移距离为(0.7~1)D时出现峰值抗力,随着往复推管次数的增加,由于土拱范围的累积增大,峰值土体抗力逐渐增加,平均增长幅度不超过25%。

钢质悬链线立管与海床土体相互作用的数值模拟

对海洋钢悬链线立管(SCR)与土体的相互作用研究越来越得到业界的重视,不同计算方法得到的结果准确性如何尚未做过对比分析。文章采用有限元法和有限差分法对管—土的相互作用进行了数值计算。在有限差分法中采用弹簧单元,在有限元法中采用接触单元模拟悬链线立管与海床土体的相互作用,得到端部施加不同位移载荷下的立管弯矩、土体反力、触底点位置并与实验结果作比较。分析了端部位移载荷大小对触地点(TDP)位置及对土体反力的影响。文中采用的方法在模拟静态端部位移加载下的管—土相互作用与实验结果吻合较好。为进一步模拟循环载荷下管—土相互作用奠定了基础。

钢悬链立管的敏感性分析与疲劳寿命预估

通过建立缓波型钢悬链立管(Steel Catanary Riser,SCR)系统的时域耦合分析有限元模型,在时域内对设计好的系统进行动态分析。在分析中,考虑系统悬链线的质量、阻尼和流体加速度等随时间变化而产生的影响。通过分析管壁的厚度、浮力块布置长度、浮力块外径等重要参数对立管系统动力响应的影响,建立并完善钢悬链立管系统相关参数的敏感性分析。在原定参数的基础上重新选定优化后的参数,进行疲劳分析,并预估其疲劳寿命,验证模型的合理性。

钢悬链式立管的浪致疲劳

为计算钢悬链式立管在波浪作用下所产生的浪致疲劳损伤,使用水动力专用软件Hydrostar对Spar平台的运动响应进行分析,获得Spar平台的运动频率响应函数;使用ANSYS有限元分析软件对钢悬链式立管进行谐响应分析,获得立管的应力频率响应函数;采用Miner线性累积损伤理论、S-N曲线以及自编的损伤程序获得立管的浪致疲劳损伤.对一典型深海立管的计算结果表明,浪致疲劳损伤在立管的上部与平台连接区域呈应力集中现象.