填埋式柔性液體管道的三維有限元分析案例研究外文翻譯-文庫吧
2025-04-17 12:31 本頁面
【正文】 道的結構性能以及周圍媒介如溝槽、回填土或負載。 所以，為所有海底管線評估潛在的劇變屈曲以成為普遍的做法，它可以使管線工作在更高的流量、壓力和溫度下。 以上規(guī)格的支付要求 會顯著增加項目預算。根據 規(guī)格的支付要求 會造成更大的風險，引起劇變屈曲從而破壞結構的完整性。此外一旦 其成為經濟上的制約，其它選項如設計智能路線或給管線預先加壓也應該被考慮。 為劇變屈曲已經建立了很多模型，但它們中的大多數(shù)局限于簡化的個人資料，以便于分析模型可以在普遍靜平衡的基礎上得以發(fā)展。重點主要放在關鍵驅動力和上舉反力上，它們決定覆蓋物設計而不是模擬管線反應。這些簡化方法可能過于保守并且在某些情況下，它們不能確定危險點和潛在的劇變屈曲風險，這可能導致嚴重的經濟后果。因此重要的是理解管線如何響應各種附加情況，一邊獲取更高效率的設計，以確保管線的完整性，特別是柔性管道。為了更現(xiàn)實的評估離岸管線的劇變屈曲風險 ，本文提出了一種有限元分析法。 劇變屈曲的分析方法 Wellstream 的劇變屈曲分析是一種有限元 分析 法（ FEM ）。進行 該 分析 是 利用 ANSYS— 一 種 大規(guī)模 、通用的 有限元程序 ，它利用有限元方法對結構、電子及電磁進行分析 。 當把壓力、熱力條件和管道自重（包括或不包括管道內液體）納入考慮之中時，非線性、大撓度單元被用來模擬柔性管道、海底和海溝是可行的。另外，集中或分散的預應力和指定的位移也可以得到解決。柔性管道和回填土（或巖石護堤）之間的相互作用可以用非線性彈簧單元或通用接觸單元來模擬。 更重要的是 ， 根據 API 規(guī)范 17J 的要求，柔性管道的特點：抗彎剛度和劇變屈曲的影響，也被納入考慮范圍之內。環(huán)境載荷的影響，例如：能導致回填物被沖刷掉的洋流因素也被考慮到了。 掘溝之后，柔性管道被填埋在溝中并用回填物覆蓋，這是考慮柔性管道劇變屈曲分析的初始條件。這是考慮劇變屈曲的初始條件。當柔性管道被加上規(guī)定壓力和溫度載荷之后，它開始變形以釋放能量，同時其周圍媒介試圖阻止其變形，這樣一種非線性、與周圍媒介相互作用的柔性管道可以被完全接受在 WellStream有限元模型建立之中。 安裝設置一條柔性管道使其筆直無任何偏差幾乎 是不可能的。柔性管道通常都會被“非直線”安裝。多種因素，例如：海底不平坦、柔性管道的結構特點和船只鋪設路線等是造成“非直線”的主要原因。通過在一段具有代表性長度的柔性管道中假設一個幾何性缺陷，這些都被考慮道了。這個假設的出自按在整個設計管線中的每一段具有代表性的長度單元中。之后，整體長度的有限元模型基于以建立的調查數(shù)據被建立。雖然 OOS 的影響被充分的注意到了，但是過濾后平整海底調查數(shù)據依然是必要的，并且去除測量誤差和儀器偏差引起的異常是重要的。 在使用壽命中，管線中的操作壓力和溫度能循環(huán)多次。兩次周期之間的 時間間隔可能太短以至于溫度沒有變化而壓力卻仍在循環(huán)。另一方面，壓力和溫度可以在每一個負載周期內循環(huán)。對管線而言，由于管道下方的溝渠土壤不斷脫落，這種操作壓力和溫度的循環(huán)導致回填覆蓋物厚度的逐漸減少和管線的逐漸上移— 這種現(xiàn)象被成為劇變蠕變。 分析范圍 繼此前的討論 之后 ， Wellstream 的劇變 屈曲分析一般包括四種類型的分析 ，這取決于項目的要求 、有效的 輸入數(shù)據和服務條件的 信息 。 劇變屈曲的初步分析 ： 評估管線系統(tǒng)潛在的劇變屈曲并提出適當?shù)慕鉀Q措施，例如調度覆蓋物。在分析中只有一段代表性長度的管線以假設的幾何缺 陷被考慮，這樣會造成必需的輸入信息的極大不確定性。這一分析階段所做的最重要的假設就是管線的缺陷
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