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深水立管碰撞的有限元分析

陈云水  
【摘要】: 海洋立管是现代海洋工程结构系统中的重要组成部分之一,同时也是薄弱易损的构件之一。由于立管所处的海洋环境的复杂性,其影响因素也较多。立管在内部流体和外部环境荷载的作用下会发生碰撞,造成立管的破坏,不仅工程本身遭受损失,而且可能造成严重的环境污染。因此对立管结构力学的研究是具有重要意义的。 本文主要利用ABAQUS研究深水立管的相互碰撞问题。目前,大多数的研究在求解立管之间碰撞的结构响应时,都是假设另外一个构件为刚性体,且都是研究立管正碰的情况,而本文是将立管视为变形体来处理,并且主要研究立管在斜碰撞时立管的结构动力响应。在本文中,斜碰撞包括立管几何意义上的斜碰撞和速度意义上的斜碰撞,前者表示立管碰撞时速度在同一个方向的情况下,立管自身之间成一定的夹角;后者表示碰撞时立管几何之间的夹角是不变的(互相垂直),速度不在同一个方向上,成一定的夹角。本文主要研究SPAR平台上的立管,用三维有限元单元模拟碰撞的立管,应用有限元软件ABAQUS中的显式动力求解器分析不同条件下立管间碰撞过程中的结构响应,并对计算结果进行讨论分析。


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