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《大连理工大学》 2007年
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“S”型海洋管道铺设中的力学性质研究

赵婷  
【摘要】: 铺管船法铺设海洋管道时,管道一端置于海底,另一端依托于铺管船上,中间是一段较长的悬跨段,为保证悬跨段管道不发生屈服,必须根据铺设时的海洋环境及时地对海洋管道的力学性质进行分析,以确定合理的铺管船作业参数。铺设中的悬跨段管道具有几何非线性性质,其悬跨段长度及着地点的受力未知,使得问题的求解难度增加。经过三十多年的研究,虽然分析方法多种多样,但仍没有很好地解决速度、精度和通用性三者之间的关系。目前我国还没有开发出适用于工程实际的管道分析软件,尤其是滩海管道铺设及相关技术的研究,在国内至今仍然很少。 国内由于“S”型海洋管道铺设的需要,急需解决管道铺设时力学性质的分析计算方法这一难题。本文针对“滩海浅近海管道铺设技术及敷设装备研制”问题,对“S”型海洋管道铺设中的力学性质及收/弃管作业过程中管线的受力和变形等关键问题进行了深入的研究。 本文提出了一种确定“S”型海洋管道弹性变形的解析方法,所涉及的管道是借助于浮力可调整的铰接托管架铺设的。利用奇异摄动法分别考虑了托管架和管道悬跨段的变形,另外运用一些附加条件和两者接合点处的连续条件,得到了整个管道二阶变形的近似算法。这种方法既充分考虑了管道的弹性、非线性和几何大变形问题,又能够方便地运用计算机语言进行数值计算。使用本文方法可处理复杂受力和边界条件,较小修正后即可运用到相似结构中。另外与有限元方法相比,大大减少了计算时间,因此可以实现铺管作业参数的优化,很好地解决了海洋管道分析中速度、精度和通用性三者之间的关系。 在理论分析和计算的基础上,本文运用MATLAB语言编制了海洋管道计算程序,对二维受力状态下的“S”型铺管进行了分析,并运用非线性有限元方法对收/弃管作业状态下管道的受力和变形进行了研究。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TE973

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