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，遠洋油氣開采平臺正得到越來越廣泛的應(yīng)用。而在遠洋油氣生產(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；