一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法技术

本发明专利技术涉及有限元模拟技术领域，尤其涉及一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法，可通过ABAQUS有限元软件模拟深水管道受到侧向载荷后的响应，得到凹坑深度、回弹量及压溃压力。本发明专利技术建立起一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法，补足了目前该技术的空白，实现了较好的模拟效果，为该工况下深水管道压溃数值模拟的提供了一种建模思路，数值模拟结果清晰、直观、可靠性高，可以得到做实验时无法采集到的数据，可以逐帧研究深水管道压溃的全过程、预测深水管道受侧向作用的结果，有很强的工程指导意义。指导意义。指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法


[0001]本专利技术涉及有限元模拟
，尤其涉及一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法。

技术介绍

[0002]深水管道以其安全、连续、高效的特点，在海洋工程领域得到了广泛的应用，并发挥着重要作用，被称为海洋油气田的生命线。在安装及运行期间，深水管道受到复杂载荷的联合作用。这些载荷包括轴向的拉力和压力、外部的静水压力、扭矩、弯矩、侧向载荷(如渔船拖网、船舶抛锚和其他坠落物)和深水管道的振动等。在这些载荷之中，侧向载荷会对海洋管道的安全性与完整性产生重大影响。因第三方破坏(以船只和海洋结构物抛锚为主)引发的管道结构损毁会占到全球所有深水管道破坏事故的一半以上，管道损毁进一步发酵会引起化石燃料泄漏，造成难以弥补的环境污染和经济影响，甚至是可怕的灾难性后果。因此需要一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法，对深水管道的侧向载荷承载能力进行模拟仿真，为实际工程提供技术支持。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10，确定深水管道的整体尺寸参数和压头的整体尺寸参数，所述深水管道整体为具有椭圆形截面的长直管道，所述压头用于向深水管道施加侧向载荷，在ABAQUS有限元软件中分别对深水管道和压头建立模型，设定深水管道的材料属性和压头的材料属性；步骤S20，在ABAQUS有限元软件中对所述深水管道进行定位，对所述压头进行装配，整体的深水管道的中心点与整体坐标系的原点重合，所述深水管道的轴向与整体坐标系的Z轴重合，所述原点所在的深水管道椭圆形截面的短轴与整体坐标系的Y轴重合，所述原点所在的深水管道椭圆形截面的长轴与整体坐标系的X轴重合，所述压头和深水管道的初始接触点位于整体坐标系的Y轴；步骤S30，在ABAQUS有限元软件中，根据所分析的影响深水管道承载能力的因素设定分析步，将输出变量设置为深水管道各节点在整体坐标系下沿各坐标轴方向的位移大小和载荷比例因子；步骤S40，在ABAQUS有限元软件中对压头和深水管道进行接触设置；步骤S50，在ABAQUS有限元软件中设置深水管道的边界条件，设置深水管道的外载荷，所述外载荷包括侧向载荷和外部水压；步骤S60，在ABAQUS有限元软件中分别对深水管道和压头进行单元网格划分；步骤S70，在ABAQUS有限元软件中提交任务，执行分析步，通过ABAQUS有限元软件的求解器进行数值模拟计算，得到输出变量；步骤S80，根据步骤S70得到的输出变量，进行分析处理得到深水管道受外载荷作用后的凹坑深度、回弹量及压溃压力，其中，所述凹坑深度为分析步执行完成后初始接触点相对于初始背离点的位移量，所述初始背离点为深水管道外壁与Y轴的另一交点，所述回弹量为执行分析步的过程中初始接触点相对于初始背离点的最大位移量减去凹坑深度，所述压溃压力为载荷比例因子乘以深水管道外壁所受到的外部水压幅值。2.根据权利要求1所述的一种受侧向载荷的深水管道压溃仿真方法，其特征在于，所述步骤S10中，在ABAQUS有限元软件中建立的深水管道模型为简化管道模型，所述简化管道模型由整体深水管道截取得到，所述简化管道模型垂直于轴线方向的截面为半椭圆形，所述简化管道模型的截面具有两个短半轴和一个长半轴，所述简化管道模型的长度为深水管道整体长度的一半，所述步骤S50中，所述简化管道模型位于XY平面的部分和位于YZ平面的部分均设置为对称性边界条件。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：余杨，商文渊，余建星，许伟澎，徐盛博，王福程，田博文，张鹏辉，张志炜，刘昱昊，张文豪，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：