一种考虑土体空间变异性的管道撞击损伤分析方法、设备技术

本发明专利技术提供了一种考虑土体空间变异性的管道撞击损伤分析方法、设备，首先，根据海床土体尺寸和海床土体强度参数统计特征，将土体离散成一系列欧拉实体单元；通过Python脚本读取每个欧拉实体单元的形心坐标；然后生成三维土体强度平稳随机场，根据初始温度场进行叠加，进而得到三维土体强度非平稳随机场，通过子程序技术与大变形有限元数值模型进行耦合分析，得到N组管道凹痕变形值，然后进行分布拟合，得到管道损伤分析结果。本发明专利技术的有益效果是：针对大变形有限元数值模型中欧拉单元在空间保持固定不变的特点，通过设置温度场及子程序技术有效捕捉土体在计算过程中的位置，实现土体强度随空间变化的特征，分析得到的管道损伤结果与实际情况更接近。果与实际情况更接近。果与实际情况更接近。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑土体空间变异性的管道撞击损伤分析方法、设备


[0001]本专利技术涉及海底管道损伤领域，尤其涉及一种考虑土体空间变异性的管道撞击损伤分析方法、设备。

技术介绍

[0002]海底管道是海洋油气开发产业的“生命线”，其作为连接海底设施和陆上终端的介质，承担着输送资源的重要任务，其结构的安全性是保障油气输运体系正常运行的关键。由于海底管道所处的特殊环境，其检修维护成本极大增加，海底管道一旦失效，将带来严重的经济损失和环境污染。其中，由人类第三方活动引发的坠物落水事故频有发生，使得结构物撞击附近海域的服役管道，造成管道的冲击损伤，进而引发管道的屈曲破坏，甚至直接导致管道破裂。
[0003]如何抵御坠物的冲击作用直接关系到管道的运营安全。实际工程中，常对管道进行埋深处理以保障其安全，已有研究对于埋置管道的撞击损伤分析尚处于初级阶段：DNV
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RP
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F107中仅考虑到碎石层对冲击能量的吸收作用，对于埋深并未说明。美国船级社规范中仅给出埋深的建议值。巴西、日本等国家对此提出的标准也不全面。我国海洋工程领域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑土体空间变异性的管道撞击损伤分析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取海床土体的尺寸和海床土体强度参数的统计特征；S2：基于Abaqus平台，根据海床土体尺寸建立相应欧拉实体，并进行网格划分，得到一系列欧拉实体单元；S3：通过Python脚本读取每个欧拉实体单元的形心坐标；S4：基于海床土体强度参数统计特征，生成三维土体强度平稳随机场；S5：将所述形心坐标代入至所述三维土体强度平稳随机场中，得到对应于三维土体强度平稳随机场；S6：根据海床土体强度随深度增加的梯度，得到初始温度场；S7：定义土体、管道、坠物的材料属性；在Abaqus平台中根据管道、坠物的尺寸建立相应的管道实体、坠物实体，并为管道实体、坠物实体划分网格；定义土体材料的本构模型为摩尔
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库伦模型，管道的本构模型为各向同性硬化模型；定义分析步为显示动力学分析步；定义土体、坠物、管道彼此之间的接触条件为通用接触；定义坠物的初始速度；定义海床土体的边界条件为底面固定，四周侧向约束，定义管道两端的边界条件为固定约束，以上述信息作为输入量，建立相应的大变形有限元数值模型；S8：根据所述三维土体强度平稳随机场和初始温度场进行叠加，得到三维土体强度非平稳随机场；S9：以同样的方法得到N组三维土体强度平稳随机场以及N组三维土体强度非平稳随机场；S10：通过子程序VUSDFLD将N组三维土体强度非平稳随机场与大变形有限元数值模型进行耦合并分析，输出得到N组管道凹痕变形值；S11：对所述N组管道凹痕变形值进行分布拟合，得到海底管道受坠物撞击损伤的分析结果。2.如权利要求1所述的一种考虑土体空间变异性的管道撞击损伤分析方法，其特征在于：步骤S4中，生成三维土体强度平稳随机场的方法采用的是卡南
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洛伊夫展开法。3.如权利要求1所述的一种考虑土体空间变异性的管道撞击损伤分析方法，其特征在于：步骤S4中，所述三维土体强度平稳随机场为：式中，S
u0
(x,y,z,θ)为三维土体强度平稳随机场；λ
ln
为对数正态分布的均值；ξ
ln
为对数正态分布的标准差；M为卡南
‑
洛伊夫展开的项数；i为第i项卡南
‑
洛伊夫展开的下标；ξ
i
(θ)为相互独立的标准正态随机变量；λ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜逢源，赵恩金，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：