海洋柔性管防彎器設(shè)計


2.16萬字 57頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)


摘要
面對如今嚴(yán)峻的能源形勢，如何開發(fā)和利用好海洋，特別是遠(yuǎn)洋油氣資源是當(dāng)今世界各主要國家不容忽視的問題。隨著海洋油氣資源開發(fā)的深入，遠(yuǎn)洋油氣開采平臺正得到越來越廣泛的應(yīng)用。而在遠(yuǎn)洋油氣生產(chǎn)系統(tǒng)中，柔性立管占有重要的的地位。
然而在柔性管道的實際使用過程中，其末端與平臺的連接處容易發(fā)生因曲率過大而造成的彎曲破壞以及疲勞損傷，而彎曲限制裝置能夠有效地避免這一破壞。防彎器是一種典型的彎曲限制裝置，它通常為錐形聚氨酯材料制成，能夠?qū)芾|起到保護(hù)作用。
有限元單元法和有限元分析軟件Abaqus作為一種成熟的計算方法以及分析工具，在工程應(yīng)用領(lǐng)域正被廣泛使用。同樣的，有限元法也在防彎器設(shè)計領(lǐng)域得到了應(yīng)用。但是，如果使用有限元模擬軟件Abaqus對柔性管和防彎器進(jìn)行完全的結(jié)構(gòu)建模計算不僅會消耗大量計算資源和時間，也容易造成計算分析的不收斂。為了提高有限元模擬的運算速度和運算成功率，本文將嘗試以梁單元模擬的方法進(jìn)行簡化分析即是用變截面梁來簡化防彎器的結(jié)構(gòu)并將柔性管和防彎器系統(tǒng)的復(fù)雜荷載條件簡化為作用在模型自由端且與管軸線呈現(xiàn)一定夾角的集中荷載。
在完成海洋柔性管和防彎器模型的梁單元模擬后，為了驗證梁單元模擬方法的準(zhǔn)確性，本文還將建立兩種不同的實體單元模型來進(jìn)行比較，這兩種實體建模方分別是：不考慮防彎器和柔性立管接觸條件的實體模型，即簡易實體模型；考慮柔性管道和防彎器接觸條件的實體單元模型，即接觸實體單元模型。最終通過三種方法模擬結(jié)果的對比，對梁單元模擬方法的效果進(jìn)行評估。
確定防彎器選型設(shè)計參數(shù)也是本文研究的一個重點，本文選定了兩種防彎器設(shè)計備選方案，在探究防彎器作用效果的過程中，本文同時分析兩種防彎器選型并對其工作效果進(jìn)行對比，并最終確定防彎器的幾何設(shè)計方案。



關(guān)鍵詞：曲率；防彎器；柔性管；有限元；梁單元; 實體單元；