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.com
2025-05-07 12:31 本頁面
【正文】 致 謝 作者要感謝 HALLIBURTON WELLSTREAM 發(fā)展與研究 基金對(duì)該研究的持續(xù)支持和協(xié)助。請(qǐng) 注意， the inplane force 和力矩適用于局部坐標(biāo)系和單元坐標(biāo)系 — 其 X軸和 Y軸分別位于管道的徑向和軸向方向。最大位移量如表 4 所示，半模型不同溫度的位移等高線圖如圖 3 所示。請(qǐng)注意，由于是對(duì)稱的，所以只分析了模型的一半。 該產(chǎn)品被設(shè)計(jì)用在內(nèi)壓超過 兆帕、設(shè)計(jì)溫度超過 85 攝氏度和水深超過 110 米的工程中。聯(lián)系單元只有在海底 /溝渠用三維實(shí)體單元來建模是才能被使用。另外管線中的殘余應(yīng)力也會(huì)限制“屈曲”部分的軸向擴(kuò)展。 根據(jù)這項(xiàng)調(diào)查提供的數(shù)據(jù)， “屈曲”部分被認(rèn)為是對(duì)稱的，因此只有一半被分析。 （ 分別長(zhǎng) 米和 米），每 部分有一半放置在溝渠壁上 建立模型 首先， 柔性管線被認(rèn)為是等同均勻的各向同性材料管道。一段 米長(zhǎng)的屈曲部分被認(rèn)為是其結(jié)構(gòu)完整性的最大危險(xiǎn)，所以選擇這部分管線來評(píng)價(jià)更高壓力和熱循環(huán)加載時(shí)管線的反應(yīng)。 請(qǐng)注意，由于非線性的土壤和柔性管道自身的影響，這一預(yù)應(yīng)力不會(huì) 100%的起效。這也是假定柔性管道將被鎖定在“受壓”狀態(tài)和每次加載和卸載周期 之后壓力和溫度引起的充分變形狀態(tài)下。這設(shè)及到回填覆蓋物的深度值在劇變屈曲分析中的具體范圍。這些單元都有廣義的非線性變形能力以模擬柔性管道和周圍介質(zhì)的相互作用。因此，有效預(yù)壓力的概念被引進(jìn)道劇變屈曲分析中來以補(bǔ)償在柔性管道中保留預(yù)壓力效果的損失。理想的情況是，在釋放應(yīng)力之后，整個(gè)管道被“鎖死”在溝渠的回填土之中。 劇變 蠕變分析 ： 此應(yīng)用是在管線經(jīng)歷頻繁應(yīng)力循環(huán)的地方優(yōu)化必需的回填物數(shù)量。 詳細(xì)的劇變屈曲分析： 這是為了確定從初始劇變屈曲分析到“實(shí)際”管線的劇變屈曲分析是否有足夠的回填覆蓋物，是否需要添加回填覆蓋物，例 如；巖石護(hù)堤。 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(xiàng)目的要求 、有效的 輸入數(shù)據(jù)和服務(wù)條件的 信息 。 在使用壽命中，管線中的操作壓力和溫度能循環(huán)多次。通過在一段具有代表性長(zhǎng)度的柔性管道中假設(shè)一個(gè)幾何性缺陷，這些都被考慮道了。當(dāng)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(shí)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。 更重要的是 ， 根據(jù) API 規(guī)范 17J 的要求，柔性管道的特點(diǎn)：抗彎剛度和劇變屈曲的影響，也被納入考慮范圍之內(nèi)。進(jìn)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(duì)結(jié)構(gòu)、電子及電磁進(jìn)行分析 。這些簡(jiǎn)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(xiǎn)點(diǎn)和潛在的劇變屈曲風(fēng)險(xiǎn)，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)后果。根據(jù) 規(guī)格的支付要求 會(huì)造成更大的風(fēng)險(xiǎn)，引起劇變屈曲從而破壞結(jié)構(gòu)的完整性。對(duì)于接近劇變屈曲狀態(tài)的柔性管道而言，重點(diǎn)是，管道相對(duì)環(huán)境危害將變的脆弱或失去其結(jié)構(gòu)的完整性。但是，一方面，如果溝槽寬度太窄而不能消除管道的過度應(yīng)變能，管道就只能向上移動(dòng)。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(zhǎng)將在縱向方向被限制，這就是遠(yuǎn)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。 在本文中，一段溝填但不掩埋的 6 英寸管線產(chǎn)品的全三維有限元分析被提出
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1