海洋立管相互碰撞问题研究

【摘要】海洋立管是海洋工程中重要的构件,从功能上分为钻井立管、注水立管、输油立管等。立管由于长期处在复杂的环境条件下,相邻的立管之间可能发生碰撞,降低立管的承载能力,甚至造成立管的破坏。本文基于2012年度国家质检公益性科研项目(项目编号：201210026)子课题“基于风险管理的海洋石油平台压力管道安全评定研究”,以顶张力输油立管(TTR)为研究对象,分析了影响立管相互碰撞的因素,期望为碰撞作用下海洋立管的安全评估和碰撞作用下海洋立管的设计做铺垫。本文基于对立管载荷归类总结,分析了立管相互碰撞的机理,运用CFD软件模拟了相邻立管不同参数情况下立管周围流场的绕流情况,便于更好的理解立管相互碰撞的机理。然后采用有限元软件ABAQUS,设置重启动分析,将静态分析步的结果导入动态分析步中,对立管相互碰撞做局部碰撞模拟。从单因素方面分析了速度、夹角、内压在有摩擦和无摩擦两种情况下对立管碰撞的响应规律,接着分析了带有氯丁二烯橡胶保护层立管的碰撞响应,并与裸管做比较研究。在单因素分析的前提下,本文尝试采用Design-Expert软件的BBD(Box-Behnken)试验方法对速度、夹角、内压三者对碰撞应力影响做响应面分析,拟合得到最大碰撞应力出现的条件,并将该条件建立有限元模型验证,得到的结果与响应面分析结果的误差不超过3%。
【作者】吴天龙；
【导师】姜峰；
【作者基本信息】兰州理工大学，化工过程机械，2014，硕士
【关键词】海洋立管；碰撞；机理；有限元；响应面；

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