弃拾管作业的大变形分析

【摘要】： 弃拾管作业中海底管道的变形实际上属于包含接触问题的几何非线性大变形问题,接触问题是指管道与海底面以及管道与托管架之间的接触。本文利用有限元法,用空间梁的模型来模拟海底管道,采用修正的拉格朗日法(U.L.法),对海底管道的大变形进行计算分析,编制了具有自主知识产权的海底管道的弃拾管分析软件。在处理管道与海底面之间的接触问题时,本文采用了位移约束法与反力约束法相结合的方法;在处理管道与托管架之间的接触问题时,提出了单向位移约束与修正反力相结合的方法。为了保证管道在弃拾管过程中不出现破坏,本文将弃拾管过程分为三个阶段来进行:第一阶段为提供轴向拉力阶段;第二阶段为管道抬高阶段;第三阶段为管道沿托管架爬行阶段。按照上述三个阶段本文给出了一个完整的拾管算例,得到了管道在整个拾管过程中的内力与变形以及为保证弃拾管正常进行所必须遵循的托管架尾端后移的距离与拉力的匹配关系。本文通过改变缆绳最大初始水平拉力和托管架尾端距管道拾起端的水平距离及管道配重,计算得到了它们对拾起管道的第一、二阶段中管道最大弯矩的影响。