深海悬链线立管涡激疲劳损伤预报研究

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1、大连理工大学硕士学位论文深海悬链线立管涡激疲劳损伤预报研究姓名：周巍伟申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：周力20091201大连理工大学硕士学位论文摘要随着深海油气资源的逐步开发，海洋立管的应用由浅水区向深水区、极深水区发展。立管结构是连接平台和海底管道或井口的主要设备，受风浪流等环境载荷的作用，这些交变载荷对立管的疲劳寿命影响很大，所以疲劳是深海立管设计最主要考虑的问题。本文对钢质悬链线立管SCR(St∞lCateIlaDr础s砷载荷和疲劳寿命预测的方法进行了研究，着重研究了涡激振动对立管疲劳寿命的影响。首先对深海立管结构进行了介绍，重点介绍了悬链线立管和国内外在深海

2、立管疲劳损伤方面的研究现状和进展。接下来对深海立管的波浪载荷进行了简要的阐述，然后重点介绍了流致立管振动的相关理论和计算方法，最后对利用模态方法分析立管涡激振动引起的疲劳损伤的理论进行了详细的阐述。将悬链线立管简化为忽略剪切力的索模型，对悬链线立管进行了模态分析，分析中考虑了流体附加质量的影响，得到其在海水中的频率和振型。根据斯托哈尔关系和外部流速大小的确定潜在的激励模态范围，并通过计算潜在模态的能量确定主要激励模态。根据能量平衡，求出升力系数和阻尼系数，从而可以计算出立管每阶模态下的模态力和模态阻尼。再利用模态叠加法对悬链线立管进行动力响应分析。然后根据Pah伊e11．Miner线性累积损伤

3、准则并结合S-N曲线，分析了在不同流速下立管的涡激疲劳损伤。以2300mSpar平台的悬链线输油立管为例，计算了其在北海某流速作用下的疲劳损伤，得到了一些有意义的结论。最后讨论了某些参数对深海海洋平台SCR的涡激疲劳损伤的影响。悬链线立管采用索结构模型，进行动力学分析并利用模态叠加法对其进行动力响应分析。以工程中实际使用的1500IIlSpar海洋平台悬链线立管为例，分别就立管外不同来流速度、立管壁厚、内部流体密度和柔性接头刚度对立管疲劳损伤的影响进行了分析，得到了一些有意义的研究结果。关键词：钢质悬链线立管；涡激疲劳损伤；索模型；立管壁厚；流体密度；柔性接头深海悬链线立管涡激损伤预报研究St

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