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-wenkub
2023-05-19 12:31:57 本頁面
【正文】 ，利用基于劇變屈曲分析理論的 WellStream 有限元分析法。然而， 由于管線的 終端 一般是固定 在 剛性結(jié)構(gòu)或設(shè)備 上 ，這樣 管線的延長將在縱向方向被限制，這就是遠離管道終端部分的問題所在，其結(jié)果就 是管道軸向部分被壓縮。在許多情況下，一條海底管線必須為防護和絕熱的目的被溝填或掩埋?？箯潉偠刃?yīng)和劇變?nèi)鋭?是柔性管道的獨有特點，他們被排除在一般載荷，如管線自重，回填預(yù)壓力，壓力，溫度分布，規(guī)定的力（集中或分散）及位移之外，環(huán)境載荷的影響如可導(dǎo)致回填物被沖刷掉的問題也可以得到解決。 如果管道是 平鋪 在海底 則 此壓縮將導(dǎo)致管 道 橫向移動，以紓緩其應(yīng)變能 ，其結(jié)果是 產(chǎn)生“蜿蜒” 但穩(wěn)定的 結(jié)構(gòu) 。另一方面，溝填的管道可能被覆蓋少量的土壤，雖然這樣管道的橫向移動被極大的限制，但向上的位移卻會過大（或不穩(wěn)定）。影響劇變屈曲的因素包括：安裝和挖溝產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力，初始時海底結(jié)構(gòu)和柔性管道的結(jié)構(gòu)性能以及周圍媒介如溝槽、回填土或負載。此外一旦 其成為經(jīng)濟上的制約，其它選項如設(shè)計智能路線或給管線預(yù)先加壓也應(yīng)該被考慮。因此重要的是理解管線如何響應(yīng)各種附加情況，一邊獲取更高效率的設(shè)計，以確保管線的完整性，特別是柔性管道。 當把壓力、熱力條件和管道自重（包括或不包括管道內(nèi)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。環(huán)境載荷的影響，例如：能導(dǎo)致回填物被沖刷掉的洋流因素也被考慮到了。 安裝設(shè)置一條柔性管道使其筆直無任何偏差幾乎 是不可能的。這個假設(shè)的出自按在整個設(shè)計管線中的每一段具有代表性的長度單元中。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)。 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(diào)度覆蓋物。在這一階段，基于已經(jīng)建立的管線、海底和溝渠的調(diào)查數(shù)據(jù)，管線的全場會被分析?；靥罡采w物的厚度決定了設(shè)計壽命中允許的最大應(yīng)力周期的數(shù)值。 即使預(yù)壓力的效果 100%的達到了，但是，周圍土壤沒有完全鎖緊管道及柔性管道的非線性都會不同程度的削弱此效果。 有限元模型 柔性管道使用管道單元還是用殼體單元來模擬取決于所需分析的水平。請注意，在已經(jīng)建立的劇變屈曲分析中，只有該例子是用三維實體單元來模擬海底和溝渠的。這個劇變屈曲分析中必需的數(shù)值取決于為上移量和回填覆蓋物厚度關(guān)系所定義的變量的數(shù)量。這被認為是可接受的，只要周圍的持續(xù)時間足夠長，允許夠地和海底空間被填滿，這是保守的，因為計算的劇變率將增加。所以在劇變?nèi)渥兎治鲋耙惨M行溝渠壓力影響的靈敏度研究 案例研究 ：填埋式液體管道的三維有限元分析 一段柔性管線被溝填在非常硬的海底中。 管線“屈曲”部分簡介 根據(jù)所提供的資料， 有長度方向的中間對稱面的屈曲部分的簡介被提出。 The effective inplane和楊氏模量用如下方法計算： 6 英寸柔性管道擁有一樣的整體尺寸、幾何外形、彎曲和軸向剛度。其結(jié)果是產(chǎn)生一段總長 米的“屈曲”管線模型。這個假設(shè)同時也是保守的，因為所有因為加載引起的伸長必須發(fā)生在兩個末端之間。 莫爾庫侖法 ，杜拉克一普拉格選項被認為 是 合適 的近似 值 ， 它被認為適用于摩擦材料，如 :土壤、巖石 和混凝土。分析中用到的主要數(shù)據(jù)列于表 1 表 海底是 非常硬的粘土，溝渠是寬 米、深 米的長方形，土壤數(shù)據(jù)用不到。 加載數(shù)據(jù)如下所示： 1. 在環(huán)境溫度為 12 攝氏度、內(nèi)壓 下進行泄露測試。表 5 和表 6 分別列出了最大截面力和力矩。
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