一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法技术

本发明专利技术公开了一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，涉及数值模型分析技术领域，该方法针对海洋柔性管道的多层复合结构层间相对滑移提出一种直观、高效的测量分析手段，通过矢量计算的方法基于参考点的位置变化确定相对滑移距离和相对滑移方向以描述局部位置的相对滑移形态，进而实现对海洋柔性管道多层结构的层间整体相对滑移形态的系统性描述，该方法具有计算成本小、操作便利、描述方法直观的特点，可适用于海洋柔性管道及其他类似多层复合结构的层间相对滑移形态测量分析，具有较大的工程应用前景。有较大的工程应用前景。有较大的工程应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法


[0001]本专利技术涉及数值模型分析
，尤其是一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法。

技术介绍

[0002]海洋柔性管道是应用于海洋油气开发的重要输运装备，具有多层复合的特殊结构形式，导致其在作用过程中不同层间将产生层间挤压、摩擦、滑移等复杂响应情况，精确测算分析管道的层间滑移形态是减小设计余量，有效节约设计和生产成本的关键点。
[0003]目前主要通过有限元分析方法来根据空间位移计算对层间滑移进行直接分析，但由于管道层间接触面多为曲面结构形式，因此很难通过三维空间计算结果对层间的相对滑移形态进行直观的描述。

技术实现思路

[0004]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，该方法包括：
[0006]在海洋柔性管道的第一结构层上选取第一参考点以及位于第一参考点的预定范围内的第一辅助参考点；
[0007]将第一参考点向海洋柔性管道的第二结构层作法向投影得到对应的第二参考点，将第一辅助参考点向第二结构层作法向投影得到对应的第二辅助参考点，第二结构层是第一结构层的相邻层且两个结构层之间的间距小于预定间距；
[0008]在第一结构层和第二结构层发生相对滑移时，确定第一参考点滑移后的第一滑移点、确定第二参考点滑移后的第二滑移点、确定第二辅助参考点滑移后的第二辅助滑移点；
[0009]基于第一参考点、第二参考点、第一滑移点和第二滑移点在同一虚拟坐标系下的坐标值进行矢量计算确定第一滑移点与第二滑移点之间的滑移矢量的模得到两个结构层在第一参考点处的相对滑移距离；
[0010]在虚拟坐标系下进行矢量计算确定第二滑移点和第二辅助滑移点之间的空间位置矢量，计算滑移矢量和空间位置矢量之间的夹角得到两个结构层在第一参考点处的相对滑移方向；
[0011]根据在第一结构层上多个测量目标位置处设置的第一参考点处的相对滑移距离和相对滑移方向确定两个结构层之间的整体相对滑移形态。
[0012]其进一步的技术方案为，在海洋柔性管道的第一结构层上选取第一参考点，包括：为描述层间滑移形态，根据第一结构层的结构在第一结构层上选取至少两个第一参考点。
[0013]其进一步的技术方案为，第一结构层为海洋柔性管道的管道螺旋结构层，则根据第一结构层的结构在第一结构层上选取至少两个第一参考点，包括：
[0014]沿着管道螺旋结构层的螺旋线走势选取至少两个第一参考点。
[0015]其进一步的技术方案为，第一结构层为海洋柔性管道的管道螺旋结构层，则在海洋柔性管道的第一结构层上选取第一辅助参考点，包括：
[0016]在管道螺旋结构层的螺旋线走势方向上选取第一辅助参考点。
[0017]其进一步的技术方案为，在第一参考点的预定范围内，第一参考点对应的滑移矢量和空间位置矢量在误差范围内共面。
[0018]其进一步的技术方案为，基于第一参考点、第二参考点、第一滑移点和第二滑移点在同一虚拟坐标系下的坐标值进行矢量计算，包括：
[0019]计算第一参考点与第一滑移点之间的矢量确定第一参考点至第一滑移点的第一绝对位移空间矢量；
[0020]计算第二参考点与第二滑移点之间的矢量确定第二参考点至第二滑移点的第二绝对位移空间矢量；
[0021]对第一绝对位移空间矢量和第二绝对位移空间矢量的矢量方向进行矢量运算得到第一滑移点与第二滑移点之间的滑移矢量。
[0022]其进一步的技术方案为，计算滑移矢量和空间位置矢量之间的夹角，包括按照如下公式计算：
[0023][0024]其中，θ表示滑移矢量和空间位置矢量之间的夹角，表示滑移矢量，表示空间位置矢量。
[0025]本专利技术的有益技术效果是：
[0026]本申请公开了一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，该方法针对海洋柔性管道的多层复合结构层间相对滑移提出一种直观、高效的测量分析手段，局部位置的相对滑移形态可通过相对滑移距离和相对滑移方向两个数值直观地在二维平面上进行描述，进而实现对管道多层结构的层间整体相对滑移形态的系统性描述，该方法具有计算成本小、操作便利、描述方法直观的特点，可适用于海洋柔性管道及其他类似多层复合结构的层间相对滑移形态测量分析，具有较大的工程应用前景。
附图说明
[0027]图1是本申请中海洋柔性管道层展开平面结构时的矢量示意图。
[0028]图2是本申请的层间相对滑移形态确定方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。
[0030]本申请公开了一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，本申请中的海洋柔性管道为多层复合结构，各层嵌套形成同心环结构且各层之间的层间间隙极小，也即相邻两个结构层之间的间距小于预定间距。请结合图1所示的海洋柔性管道的层间展开图，本申请公开的方法的流程图请参考图2，包括如下步骤：
[0031]步骤S1，在海洋柔性管道的第一结构层1上选取第一参考点2以及位于第一参考点2的预定范围内的第一辅助参考点3，则第一参考点2和第一辅助参考点3均位于第一结构层1上，且第一辅助参考点3在第一参考点2的预定范围的局部区域，该预定范围包含的大小可自定义。第一辅助参考点3根据第一结构层1的结构在第一参考点2附近预定范围内的任意方向选取，较为典型的，当第一结构层1为海洋柔性管道的管道螺旋结构层时，在管道螺旋结构层的螺旋线走势方向上选取第一辅助参考点3，以便于描述螺旋钢丝的滑移趋势。
[0032]步骤S2，将第一参考点1向海洋柔性管道的第二结构层4作法向投影得到对应的第二参考点5，将第一辅助参考点3向第二结构层4作法向投影得到对应的第二辅助参考点6，则第二参考点5和第二辅助参考点6均位于第二结构层4上，且第二辅助参考点6同样在第二参考点5的预定范围的局部区域内。
[0033]其中，第二结构层4是第一结构层1的相邻层，且两个结构层之间的间距小于预定间距，为了清楚图示，图1中第一结构层1与第二结构层4的间隔较大，但两者实际间隙极小。
[0034]步骤S3，在第一结构层1和第二结构层4发生相对滑移时，确定第一参考点2滑移后的第一滑移点7、确定第二参考点5滑移后的第二滑移点8、确定第二辅助参考点6滑移后的第二辅助滑移点9。其中，第一滑移点7位于第一结构层平面上，第二滑移点8和第二辅助滑移点9位于第二结构层4平面上。
[0035]步骤S4，建议虚拟坐标系，海洋柔性管道位于虚拟坐标系中，虚拟坐标系的建立没有特定的方位朝向要求，可以以任意位置为原点、沿着任意轴线方向建议三维的虚拟坐标系，虚拟坐标系不随海洋柔性管道的结构形变而发生改变。
[0036]在建立好虚拟坐标系后，就可以确定第一参考点2、第一辅助参考点3、第二参考点5、第二辅助参考点6、第一滑移点7、第二滑移点8和第二辅助滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，其特征在于，所述方法包括：在所述海洋柔性管道的第一结构层上测量目标位置选取第一参考点以及位于第一参考点的预定范围内的第一辅助参考点；将所述第一参考点向所述海洋柔性管道的第二结构层作法向投影得到对应的第二参考点，将所述第一辅助参考点向所述第二结构层作法向投影得到对应的第二辅助参考点，所述第二结构层是所述第一结构层的相邻层且两个结构层之间的间距小于预定间距；在所述第一结构层和所述第二结构层发生相对滑移时，确定所述第一参考点滑移后的第一滑移点、确定所述第二参考点滑移后的第二滑移点、确定所述第二辅助参考点滑移后的第二辅助滑移点；基于所述第一参考点、所述第二参考点、所述第一滑移点和所述第二滑移点在同一虚拟坐标系下的坐标值进行矢量计算确定所述第一滑移点与所述第二滑移点之间的滑移矢量的模得到两个结构层在所述第一参考点处的相对滑移距离；在所述虚拟坐标系下进行矢量计算确定所述第二滑移点和所述第二辅助滑移点之间的空间位置矢量，计算所述滑移矢量和所述空间位置矢量之间的夹角得到两个结构层在所述第一参考点处的相对滑移方向；根据在所述海洋柔性管道的所述第一结构层上多个测量目标位置处设置的第一参考点处的相对滑移距离和相对滑移方向确定两个结构层之间的整体相对滑移形态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述海洋柔性管道的第一结构层上选取第一参考点，包括：为描述层间滑移形态，根据所述第一结构层的结构在所述第一结构层上选取至少两个所述第一参考点。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭泽鹏，汤明刚，刘胜，陈彧超，许心愿，吴鑫鑫，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：