用动坐标迭代法分析海洋管道敷设时的应力

用动坐标迭代法分析海洋管道敷设时的应力

第

卷第

期

油

气

储

运

资,劫叭

护气勺今知气今飞

刃涛七铸

设计计算 秦怜气气勺怜今映

用动坐标迭代法分析海洋管道敷设时的应力 帅健 ‘

吕英民 石油大学北京

张进国

帅

健

吕英民等用动坐标迭代法分析海洋管道敷设时的应力油气储运 ,

,

,

一

。

摘

要

在海洋管道敷设期间对管道应力分析要考虑的因素很多如托管架的曲率和长度 、

,

,

、

管道的张力和浮力管道的覆盖层及其输送的介质特别是当用敷管船敷设管道时有很长一段管 ,

子悬在海水中使管子存在较大的弯矩 , 、

,

。

另外由于管道存在大转角产生较难处理的非线性问题 ,, 。

,

。

因此需要精确地计算管子的变形荷载和应力将动坐标迭代法应用于海洋管道敷设期间的应力

分析并用一种新的接触与放松的迭代算法求解管道和海洋的接触受力问题 ,

“

”

“

”

结果表明该算 ,

法能很快地收敛到精确结果满足工程分析要求 ,

。

主题词

水下管道

管道敷设

应力分析

管道的应力分析方法及要考虑的因素很多 动坐标迭代法是其中的一种 。

‘〔

,

二动坐标迭代 图

、

中给出了整体坐标系 ,

中一个未变 ,

一单元模式 选用两个结点的管单元设单元的位移模式 咨 ,

、

形的管单元从结点 二。 少 、

和

的坐标值出发计算出 , 、 ,

。、

。

和 , ,

。。

当单元变形后结点位移为 ,

、

右

、

、

仇

和夕单元移动到图

建立起变形后结点

之

和 一 卜

的局部坐标系了沙

,

。

夕夕

式中

—梁单元的位移

……一 个分量即 , ,,

由图

可得 了 乙

一了 ,。

一 口。

一

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。一 ,

—形函数矩阵 一 ‘

转角

些 、沈 ‘

于是单元在局部坐标系了

中的结点位移可 一丈专乌

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列阵共有 , ‘

表示为 一 。,

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单元的荷载向量为 ‘ ,

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并且仁〕占

‘

一

‘

也可以用结点位移列阵表示为 。

式中

队〕

‘

在线性分析时 ,

—

单元弹性刚度矩阵 ,

占

‘

一

,

,

民

,

,

,

,

况

了

由单元刚度矩阵集成的总体刚 ,

单元局部坐标系和整体坐标系之间的转换矩阵 一

度矩阵与位移无关可一

次求解总体平衡方程组得出结点位移而在非线性分析时总体刚度矩阵和位 , 。

移是相关的需迭代求解 , ,

,

‘

「叩星 —

夕

北京市昌平县石油大学机电系电话

一

。

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