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深水钢悬链线立管与浮式平台整体分析方法研究
| 论文题名： | 深水钢悬链线立管与浮式平台整体分析方法研究 |
| 关键词： | 钢悬链线立管;整体分析;油气输送立管;浮式平台 |
| 摘要： | 近年来，油气资源开发逐渐走向深海，涌现出许多新型的生产设备和新兴技术以适应深海恶劣的环境条件。钢悬链线立管(Steel Catenary Riser，SCR)以其独具的优势，成为了浮式生产系统油气输送立管的首选。钢悬链线立管的结构形式独特，服役过程中，除了受到浪、流等环境荷载的作用，还受浮体运动和海床相互作用的影响，动力特性十分复杂。因此，研究浮式生产系统对钢悬链线立管的影响机理及立管的动力响应特性具有重要的实际意义和应用价值。 本文介绍了模拟钢悬链线立管的大挠度细长梁模型和Chen等基于此模型开发的钢悬链线立管分析程序Cable3D。大挠度细长梁模型解决了直梁模型的小变形问题，并能考虑海床对钢悬链线立管的支撑作用以及触地点位置的变化，可以采用较长的单元，具有比较高的精度，收敛较快。 基于大挠度细长梁模型，本文提出了钢悬链线立管与浮式平台整体分析方法，并在Cable3D基础上开发了整体分析程序Integral，这也是本文的一项创新工作。在整体分析模型中，将浮式平台和钢悬链线立管作为一个系统整体分析，浮式平台简化为一个绕质心做6自由度运动的刚体，将系泊系统的弹性约束力和静水复原力作为平台的弹性边界条件，钢悬连线立管通过悬挂点与平台相连。通过平台质心位移与悬挂点位移的变换公式，由平台质心的运动方程变换得到立管悬挂点处运动方程，并和立管顶端运动方程组合。整体分析中考虑了平台附加质量力和阻尼力的影响，其结果分别与浮体运动响应和解耦算法进行比较，结果表明，整体分析方法能很好的反映结构之间的动力效应，钢悬链线立管系统对浮体的运动响应具有一定的影响。 采用弹性地基梁模型，模拟钢悬链线立管( Steel Catenary Riser, SCR)与海床地基的相互作用，推导了弹性地基梁模型的有限元公式，用程序实现，进行时域内的动力分析，分析了在浮体运动及环境载荷作用下SCR触地点区域的动力响应特性，并与弹簧支撑模型做了对比。结果表明，弹性地基梁模型对单元长度敏感性较低，适宜于较长单元。 |
| 作者： | 孟庆飞 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 黄维平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国海洋大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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