15650.深海頂張力立管渦激振動分析及狀態(tài)評估

1、碩士學(xué)位論文深海頂張力立管渦激振動分析及狀態(tài)評估TheStateEstimationofTTRRiserunderVIVLoading作者學(xué)科、堂一姓名：專業(yè)：曇√‘指導(dǎo)教師：完成日期：奎塹一丕王猩一墮塞邋塞王程區(qū)隨控王猩21106092大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要能源是國民經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展的關(guān)鍵。石油是現(xiàn)階段能源問題的核心，而深海原油則是未來石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向

2、。作為深海油氣開發(fā)系統(tǒng)的重要生命線工程的海洋立管是連接水上浮式平臺及水下鉆井系統(tǒng)的唯一關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，是保證安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。然而，由于深海環(huán)境的復(fù)雜性及激勵荷載的隨機性等多方面因素的影響，深海立管極易受到破壞。渦激振動是影響立管安全服役的重要因素，是導(dǎo)致立管發(fā)生強度破壞及疲勞破壞的主要原因，因此對立管渦激振動進行實時預(yù)報及狀態(tài)估計至關(guān)重要。本文針對以上問題做了以下幾方面的工作：1對渦激振動的形成機理、影響參數(shù)、分析方法及研究進展做了簡要歸

3、納；同時，通過對真實的渦激振動實驗數(shù)據(jù)進行分析，得到大長細比立管結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特性的定性、定量描述，為渦激升力模型的建立以及立管渦激振動方程的建立提供必要的理論依據(jù)。2考慮立管順流向及橫流向的運動耦合作用、流固耦合作用、管內(nèi)流體作用，并結(jié)合我國南海和墨西哥灣真實的流速分布，使用Matlab建立項張力立管的有限元模型。對項張力立管的渦激振動響應(yīng)進行時程動力求解及“縮尺’’模態(tài)求解，并對響應(yīng)特性進行提取和分析。3通過有限元模型及時域分析得到的立

4、管響應(yīng)數(shù)據(jù)，提取立管各節(jié)點時程應(yīng)變響應(yīng)信息，運用疲勞累計損傷理論中的Miner準(zhǔn)則，結(jié)合立管材料的SN曲線及雨流計數(shù)統(tǒng)計，估算立管渦激振動作用下各關(guān)鍵節(jié)點的疲勞損傷，并分別討論彈性模量、頂張力及內(nèi)流等因素對立管疲勞壽命的影響。4初步探討了根據(jù)有限測點數(shù)據(jù)對立管進行狀態(tài)評估的方法。首先，利用％范數(shù)構(gòu)建傳感器靈敏度矩陣，判斷各潛在測點對結(jié)構(gòu)主要激發(fā)模態(tài)的識別水平，充分考慮工程可行性及經(jīng)濟性，初選出最優(yōu)的傳感器測點組合。然后，考慮外荷載激勵的