一种深水顶张式立管弯曲振动分析方法技术

技术编号:6879086 阅读:258 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及海洋深水立管的研究方法,具体涉及一种深水顶张式立管弯曲振动分析方法。该方法考虑了大位移引起的截面转动对立管弯曲刚度的影响,将截面转动引起的张力作用方向变化转化为立管弯曲刚度的一部分,比现有方法的几何刚度更完整,且更符合深水立管的实际受力和变形状态;同时,该方法还考虑了剪切变形对立管弯曲刚度的影响,将张力与剪切刚度的比值引入弯曲刚度,修正了现有方法的不合理假定,使深水顶张式立管的弯曲振动分析更加符合实际。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海洋深水立管的研究方法,具体涉及。
技术介绍
深水顶张式立管是深水海洋立管的一种主要类型,立管的下端与海底井口连接, 管壁张力直接作用在井口上,而管内的流体源源不断地从海底穿过立管流向浮式平台。弯曲振动是深水顶张式立管在海洋环境荷载作用下的主要振动形式,也是引起立管疲劳损伤的主要因素。因此,弯曲振动响应分析是深水顶张式立管设计的重要内容,也是疲劳分析的基础。目前,深水立管的弯曲振动分析方法是基于Eular-Bernoulli梁的纯弯曲理论,该理论建立在小变形假设的基础上,即梁的挠度远远小于其横截面尺寸。基于该理论的深水顶张式立管弯曲振动方程可表示为

【技术保护点】
1.一种深水顶张式立管弯曲振动分析方法,其特征在于:该方法同时考虑大位移引起的截面转动和剪切变形,提供的深水顶张式立管弯曲振动分析模型的方程如下:(math)??(mrow)?(mover)?(mi)m(/mi)?(mo)‾(/mo)?(/mover)?(mfrac)?(mrow)?(msup)?(mo)∂(/mo)?(mn)2(/mn)?(/msup)?(mi)y(/mi)?(/mrow)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(msup)?(mi)t(/mi)?(mn)2(/mn)?(/msup)?(/mrow)?(/mfrac)?(mo)+(/mo)?(mi)c(/mi)?(mfrac)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(mi)y(/mi)?(/mrow)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(mi)t(/mi)?(/mrow)?(/mfrac)?(mo)+(/mo)?(mrow)?(mo)((/mo)?(mn)1(/mn)?(mo)+(/mo)?(mn)2.6(/mn)?(mi)k(/mi)?(msub)?(mi)ϵ(/mi)?(mi)T(/mi)?(/msub)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(mi)EI(/mi)?(mfrac)?(mrow)?(msup)?(mo)∂(/mo)?(mn)4(/mn)?(/msup)?(mi)y(/mi)?(/mrow)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(msup)?(mi)x(/mi)?(mn)4(/mn)?(/msup)?(/mrow)?(/mfrac)?(mo)-(/mo)?(mn)2.6(/mn)?(mi)k(/mi)?(msub)?(mi)ϵ(/mi)?(mi)T(/mi)?(/msub)?(mi)T(/mi)?(mfrac)?(mrow)?(msup)?(mo)∂(/mo)?(mn)2(/mn)?(/msup)?(mi)y(/mi)?(/mrow)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(msup)?(mi)x(/mi)?(mn)2(/mn)?(/msup)?(/mrow)?(/mfrac)?(mo)-(/mo)?(mrow)?(mo)((/mo)?(mn)1(/mn)?(mo)+(/mo)?(mn)2.6(/mn)?(mi)k(/mi)?(msub)?(mi)ϵ(/mi)?(mi)T(/mi)?(/msub)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(mfrac)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(mi)T(/mi)?(/mrow)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(mi)x(/mi)?(/mrow)?(/mfrac)?(mfrac)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(mi)y(/mi)?(/mrow)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(mi)x(/mi)?(/mrow)?(/mfrac)?(mo)=(/mo)?(mi)q(/mi)?(mrow)?(mo)((/mo)?(mi)x(/mi)?(mo),(/mo)?(mi)t(/mi)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(/mrow)?(/math)式中:y为立管横向弯曲位移;x为立管的轴向坐标;t为时间;EI为立管横截面抗弯刚度;T为立管张力,是时间和立管轴向坐标的函数,即:T=T(x,t);为立管单位长度的质量;c为阻尼系数;k为剪切不均匀系数;εT为张力引起的立管轴向应变;q(x,t)为作用在立管上的流体荷载;利用上述方程,计算立管弯曲振动的加速度、速度、位移、应力和应变随时间的变化。...

【技术特征摘要】
1.一种深水顶张式立管弯曲振动分析方法,其特征在于该方法同时考虑大位移引起的截面转动和剪切变形,提供的深水顶张式立管弯曲振动分析模型的方程如下2.如权利要求1所述的深水顶张式立管弯曲振动分析方法,其特征在于该方法计算立管弯曲振动的加速度、速度、位移、应力和应...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄维平顾恩凯孟庆飞段金龙刘震孙铭远刘娟吴学敏
申请(专利权)人:中国海洋大学
类型:发明
国别省市:95

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