合成纖維系纜的粘彈特性及對深水系泊響應(yīng)的影響.pdf

1、隨著海洋油氣開發(fā)逐漸向深海推進(jìn)，海洋平臺的工作水深不斷增加，浮式海洋平臺的使用越來越多，因此對其定位技術(shù)的研究顯得尤為重要。在常用的五種定位技術(shù)中，繃緊式系泊系統(tǒng)以其可以適應(yīng)深水和超深水環(huán)境、系纜自重輕、系泊半徑更小、維持平臺的穩(wěn)定能力更強(qiáng)、安裝運(yùn)輸方便以及較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于深水平臺的系泊中。然而，繃緊式系泊系統(tǒng)所采用的合成纖維系纜具有十分復(fù)雜的力學(xué)特性，在循環(huán)載荷下其動剛度就是一個顯著的表現(xiàn)，這給系泊響應(yīng)分析帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

2、。此外，對合成纖維系纜本構(gòu)模型的研究也一直是國內(nèi)外研究的重點。本文首先總結(jié)和評述了合成纖維系纜動剛度特性以及本構(gòu)模型的研究現(xiàn)狀，以期為合成纖維系纜粘彈特性的研究提供參考。
　　在此之前，國內(nèi)外對動剛度的數(shù)值研究未能綜合考慮平均張力、應(yīng)變幅值、循環(huán)載荷周次以及纜繩損傷度四個影響因素。尤其是纜繩在安裝和使用過程中可能產(chǎn)生不同程度的損傷，使得聚酯系纜的動剛度特性發(fā)生演變，從而對系泊系統(tǒng)的動力響應(yīng)產(chǎn)生直接影響。因此，本文基于含損傷纜繩的動

3、剛度經(jīng)驗公式，編寫了可以綜合考慮四種影響因素的UMAT子程序，并與實驗結(jié)果進(jìn)行了對比驗證，二者吻合較好。然后，以一系泊于1020m水深的Spar平臺為例，建立了由聚酯纜繩組成的系泊系統(tǒng)有限元模型，分析了系纜的張力響應(yīng)和平臺的位移響應(yīng)。這些成果對把握繃緊式系泊系統(tǒng)在聚酯系纜有損傷情況下的非線性動力響應(yīng)及其安全應(yīng)用具有重要的參考價值。在本文的后半部分，對本實驗室提出的合成纖維纜繩的新型非線性粘彈性-粘塑性本構(gòu)模型進(jìn)行了簡單介紹，然后針對模型