海洋柔性管防弯器设计.doc

海洋柔性管防弯器设计


2.16万字 57页 原创作品，通过查重系统


摘要
面对如今严峻的能源形势，如何开发和利用好海洋，特别是远洋油气资源是当今世界各主要国家不容忽视的问题。随着海洋油气资源开发的深入，远洋油气开采平台正得到越来越广泛的应用。而在远洋油气生产系统中，柔性立管占有重要的的地位。
然而在柔性管道的实际使用过程中，其末端与平台的连接处容易发生因曲率过大而造成的弯曲破坏以及疲劳损伤，而弯曲限制装置能够有效地避免这一破坏。防弯器是一种典型的弯曲限制装置，它通常为锥形聚氨酯材料制成，能够对管缆起到保护作用。
有限元单元法和有限元分析软件Abaqus作为一种成熟的计算方法以及分析工具，在工程应用领域正被广泛使用。同样的，有限元法也在防弯器设计领域得到了应用。但是，如果使用有限元模拟软件Abaqus对柔性管和防弯器进行完全的结构建模计算不仅会消耗大量计算资源和时间，也容易造成计算分析的不收敛。为了提高有限元模拟的运算速度和运算成功率，本文将尝试以梁单元模拟的方法进行简化分析即是用变截面梁来简化防弯器的结构并将柔性管和防弯器系统的复杂荷载条件简化为作用在模型自由端且与管轴线呈现一定夹角的集中荷载。
在完成海洋柔性管和防弯器模型的梁单元模拟后，为了验证梁单元模拟方法的准确性，本文还将建立两种不同的实体单元模型来进行比较，这两种实体建模方分别是：不考虑防弯器和柔性立管接触条件的实体模型，即简易实体模型；考虑柔性管道和防弯器接触条件的实体单元模型，即接触实体单元模型。最终通过三种方法模拟结果的对比，对梁单元模拟方法的效果进行评估。
确定防弯器选型设计参数也是本文研究的一个重点，本文选定了两种防弯器设计备选方案，在探究防弯器作用效果的过程中，本文同时分析两种防弯器选型并对其工作效果进行对比，并最终确定防弯器的几何设计方案。



关键词：曲率；防弯器；柔性管；有限元；梁单元; 实体单元；