深海柔性立管结构组合载荷作用分析及实验研究

摘要

建立深海非粘结柔性立管力学新型简化模型,对其拉伸、扭转、弯曲刚度及影响参数进行深入分析.深海非粘结柔性立管是深水资源开发的关键设备,由于其弯曲刚度小可以承受大曲率的弯曲变形,能很好的缓解立管顶端和底端的受力情况,尤其在深海恶劣海况中的性能明显优于钢制立管.然而,由于非粘结柔性立管本身的结构非线性以及层与层之间的摩擦、接触等诸多强非线性特性,使其局部力学性能分析面临众多挑战.针对非粘结柔性立管特殊的结构型式,建立一个高效的数值分析模型,对其刚度进行数值求解并与实验结果进行对比,并探讨了内压和拉扭组合工况对非粘结柔性立管刚度的影响.研究表明,本文所建立的简化模型计算结果与实验结果吻合较好,且能正确反映非粘结柔性立管特有的非线性本构关系.此外,内压参数可以在一定程度上增加非粘结柔性立管的刚度;拉扭组合载荷工况使非粘结柔性立管的拉伸刚度降低明显,而使其扭转刚度有少量增加.