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基于结构应力的张紧式立管波致疲劳可靠性研究
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作者 贾鲁生 张龙 +1 位作者 付丽宁 赵天奉 《中国海上油气》 北大核心 2025年第5期193-203,共11页
顶部张紧式立管(TTR)作为海洋油气生产的关键装备,其环焊缝在复杂波浪载荷作用下易发生疲劳损伤,现有的疲劳可靠性分析方法存在模态关联不足、S-N曲线选型困难等问题。提出了一种适用于波浪谱激励的TTR环焊缝多轴频域疲劳可靠性分析模型... 顶部张紧式立管(TTR)作为海洋油气生产的关键装备,其环焊缝在复杂波浪载荷作用下易发生疲劳损伤,现有的疲劳可靠性分析方法存在模态关联不足、S-N曲线选型困难等问题。提出了一种适用于波浪谱激励的TTR环焊缝多轴频域疲劳可靠性分析模型,能有效解决传统方法的局限性。该方法首先基于Pierson-Moskowitz谱建立线性化的波浪力谱,进而结合模态动力学分析实现立管环焊缝的结构应力功率谱的构建;随后,结合PDMR多轴疲劳准则及主S-N曲线构建了立管环焊缝的疲劳极限状态函数,并分别采用一次二阶矩法(FOSM)和蒙特卡洛法(MCS)对模型精度进行验证;最后,分析并计算了多海况下立管环焊缝的疲劳可靠度指标及失效概率。研究结果表明:立管前10阶模态为响应主导模态,第4、6、8阶模态响应最显著,多模态叠加会加剧疲劳损伤;距离顶部16 m处焊缝的疲劳可靠度指标最小(1.72),失效概率为0.043,水下井口连接位置焊缝可靠度指标为2.17,失效概率0.0151。基于等效结构应力和主S-N曲线的极限状态函数形式简洁,模型精度满足工程要求。研究成果为海洋结构物焊缝疲劳可靠性分析提供了新方法,对提升TTR设计安全性具有重要工程价值。 展开更多
关键词 顶部立管(ttr) 环焊缝 谱疲劳 模态结构应力 主S-N曲线 可靠性研究
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顶张紧式立管涡激振动疲劳分析方法系统研究 被引量:1
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作者 杨琥 杨伟 +1 位作者 苑健康 马坤明 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第6期71-75,共5页
涡激振动疲劳分析作为立管工程设计中重要内容,成为深水海洋工程中不可忽视的一部分。本文结合我国南海深水油气田开发前景,参考国际业界工程经验积累,基于行业国际主流分析软件Shear7系统介绍了顶张紧式立管的涡振疲劳分析流程,包括涡... 涡激振动疲劳分析作为立管工程设计中重要内容,成为深水海洋工程中不可忽视的一部分。本文结合我国南海深水油气田开发前景,参考国际业界工程经验积累,基于行业国际主流分析软件Shear7系统介绍了顶张紧式立管的涡振疲劳分析流程,包括涡激振动的发生机理与理论方法,结构模型创建,流速输入转化等方面。此外通过典型算例对所提出的截面疲劳分布流速法与传统的平面投影法进行结果对比,对这种简化方法论证了其应用与参考性。文章着重分析过程细节,对工程实践中的涡振疲劳分析具有实际应用价值。 展开更多
关键词 涡激振动 立管 截面疲劳分布法
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液压式张紧器对顶张力立管静动力响应的影响 被引量:4
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作者 刘德川 李效民 +1 位作者 郭海燕 李福恒 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期161-170,共10页
为准确了解张紧器对立管静动力响应的影响以及处理传统分析时立管顶部简化处理的问题,本文充分考虑张紧器的作用,基于向量式有限元(VFIFE)法建立立管动力学模型,研究张紧器对立管静动力响应的影响以及对平台运动传递的规律。研究结果表... 为准确了解张紧器对立管静动力响应的影响以及处理传统分析时立管顶部简化处理的问题,本文充分考虑张紧器的作用,基于向量式有限元(VFIFE)法建立立管动力学模型,研究张紧器对立管静动力响应的影响以及对平台运动传递的规律。研究结果表明:本文建立的立管动力学分析模型能够有效考虑张紧器的影响;海流作用下立管的静力分析中,张紧器能提供更大的顶张力,从而减小立管的横向位移以及最大弯矩;波浪以及平台作用下的动态分析中,张紧器对平台纵荡的传递影响较小,对垂荡的补偿效应明显,补偿后的立管顶端位移远远小于平台运动幅值,并且在张紧器对顶部平台运动的缓冲作用下立管的位移和弯矩受平台运动影响不大。因此在分析中考虑张紧器对平台运动的传递补偿作用能更准确合理地施加顶张力以及平台运动,从而能更加有效的预测立管的响应。 展开更多
关键词 立管 液压 向量有限元 平台运动 立管响应
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深海顶张式立管顺流涡激振动响应预报方法 被引量:7
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作者 曲雪 薛鸿祥 唐文勇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第15期32-36,共5页
针对深海顶端张紧式立管,基于刚性圆柱体顺流方向受迫振荡实验的水动力信息,采用有限元方法和能量平衡原理,建立了立管顺流涡激振动幅值响应的分析模型。该模型计及了立管横流方向涡激振动对顺流升力放大效应,根据激发力来源不同,分无... 针对深海顶端张紧式立管,基于刚性圆柱体顺流方向受迫振荡实验的水动力信息,采用有限元方法和能量平衡原理,建立了立管顺流涡激振动幅值响应的分析模型。该模型计及了立管横流方向涡激振动对顺流升力放大效应,根据激发力来源不同,分无量纲频率响应区间计算幅值并进行加权模态叠加。预报结果与Chaplin阶梯状来流涡激振动实验测量数据对比,吻合程度较好。 展开更多
关键词 顶端立管 顺流 涡激振动 振幅响应
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深水顶部预张力立管管中管结构强度参数敏感性分析 被引量:6
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作者 康庄 张立 +1 位作者 张立健 何宁 《船海工程》 北大核心 2015年第4期99-103,共5页
通过分析立管结构的受力控制方程,使用非线性时域分析软件Orca Flex建立管中管结构的有限元模型,分析生产TTR在正常操作状态时,不同顶部张力系数、不同波高和谱峰周期对立管强度的影响,并根据API RP 2RD规范校核管中管结构外管和内管的... 通过分析立管结构的受力控制方程,使用非线性时域分析软件Orca Flex建立管中管结构的有限元模型,分析生产TTR在正常操作状态时,不同顶部张力系数、不同波高和谱峰周期对立管强度的影响,并根据API RP 2RD规范校核管中管结构外管和内管的应力。结果表明,随着顶部张力系数增加,外部套管有效张力和等效应力均增大明显,内管改变不敏感;当波浪周期逼近平台运动周期,随着波高的增加,外管的有效张力和最大等效应力均增加,内管微幅变化;校核API规范,立管结果满足要求。认为在顶部预张力立管校核时,应对其进行敏感性分析,协调多个参数以使其性能达到最优。 展开更多
关键词 顶部立管 敏感性 TTF 波浪
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深海实尺寸顶张力立管固有振动特性分析 被引量:1
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作者 高光海 崔运静 +1 位作者 仇性启 束奇 《石油机械》 北大核心 2018年第11期35-41,共7页
为了研究深海实尺寸顶张力立管的固有振动特性,建立了立管固有振动分析模型,并通过有限单元法编程求解,计算分析了立管顺流向及横流向振动固有频率及振型,同时分析了顶张力、海流流速及内流密度的变化对立管固有振动特性的影响规律。研... 为了研究深海实尺寸顶张力立管的固有振动特性,建立了立管固有振动分析模型,并通过有限单元法编程求解,计算分析了立管顺流向及横流向振动固有频率及振型,同时分析了顶张力、海流流速及内流密度的变化对立管固有振动特性的影响规律。研究结果表明:立管顺流向振动固有频率高于横流向;立管顺流向与横流向振动固有振型不同,且均不是标准正弦曲线;顶张力的变化对立管振动固有频率及振型具有较大影响;海流流速的变化主要影响立管顺流向振动固有频率及振型;内流密度的变化主要影响立管振动固有频率及顺流向振动固有振型。研究结果可为深海顶张力立管复杂动态分析及精确设计提供参考。 展开更多
关键词 立管 振动频率 振型 顶部 海流流速 内流密度
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CT-Spar平台及其系泊与立管系统优化
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作者 孙洁莹 丁磊 王逸飞 《船海工程》 北大核心 2024年第4期101-106,共6页
以CT-Spar平台及其系泊与立管系统为对象,识别出平台垂荡板数目、张紧式系泊缆预张力、钢悬链线立管上浮子位置及浮力大小为CT-Spar平台-系泊-立管系统设计时的关键参数。基于SESAM运用频域分析、时域耦合分析等手段,以系统运动响应及... 以CT-Spar平台及其系泊与立管系统为对象,识别出平台垂荡板数目、张紧式系泊缆预张力、钢悬链线立管上浮子位置及浮力大小为CT-Spar平台-系泊-立管系统设计时的关键参数。基于SESAM运用频域分析、时域耦合分析等手段,以系统运动响应及受力为指标,对这些关键参数进行分析与优化,结果表明,垂荡板数目由4调整为3、张紧式系泊缆预张力为1800 kN、3600 kN的浮子安装在距钢悬链线立管距顶端悬垂长度段的60%处的参数设计是适应1500 m深海风-浪-流复杂动力环境的优选方案。对该方案在极端动力条件及平台系统部分破损状态下进行时域耦合分析,发现该方案也能满足石油平台安全相关规范要求,并显著改善系泊缆、立管受力状态。 展开更多
关键词 CT-Spar平台 垂荡板 系泊 钢悬链线立管 浮子
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非均匀来流下深海立管涡激振动响应研究 被引量:12
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作者 薛鸿祥 唐文勇 张圣坤 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第12期10-13,共4页
针对顶端张紧式深海立管的特点,采用简化后的振动模型,结合刚性圆柱体自激振荡与受迫振荡实验数据,建立了深海立管在非均匀来流下涡激振动响应的简化分析模型。各阶模态的响应位移通过平衡涡激锁定区域内柱体的输入能量与非锁定区内流... 针对顶端张紧式深海立管的特点,采用简化后的振动模型,结合刚性圆柱体自激振荡与受迫振荡实验数据,建立了深海立管在非均匀来流下涡激振动响应的简化分析模型。各阶模态的响应位移通过平衡涡激锁定区域内柱体的输入能量与非锁定区内流体阻尼的耗散能量计算得到。该模型能充分体现涡激振动现象中频锁范围、附加质量以及非线性流体阻尼等本质特点,且形式简洁,计算方便。通过与实验结果的对比显示,该模型是可行的。 展开更多
关键词 深海立管 立管 涡激振动 锁定
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S-spar平台垂荡板数目确定及立管系泊系统耦合分析 被引量:2
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作者 孙洁莹 张淑华 +1 位作者 陈辉 封磊 《船海工程》 北大核心 2018年第1期89-93,共5页
考虑到目前S-spar平台垂荡板数目是参考Truss Spar平台3块垂荡板的设计,而未结合平台本身特性进行深入研究,因此基于SESAM对S-spar平台进行频域分析,确定S-spar平台采用4块垂荡板更为合适。在4块垂荡板的S-spar平台频域分析的基础上,对... 考虑到目前S-spar平台垂荡板数目是参考Truss Spar平台3块垂荡板的设计,而未结合平台本身特性进行深入研究,因此基于SESAM对S-spar平台进行频域分析,确定S-spar平台采用4块垂荡板更为合适。在4块垂荡板的S-spar平台频域分析的基础上,对系泊系统及立管进行耦合分析,对比有无立管情况,发现考虑立管后平台各自由度上运动显著减小。为解决立管张力过大的问题,在立管上安装浮子,讨论浮子位置、浮子浮力对立管张力的影响,确定安装500 k N的浮子在距立管悬垂段距顶端65%处为最优方案。 展开更多
关键词 S-spar平台 垂荡板 耦合分析 系泊 立管 浮子
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