基于DNV规范的海底管线悬跨分析

摘要

随着世界经济的发展,能源需求不断增加。海洋逐渐成为油气勘探开发的重要领域之一。管道输送是海洋油气勘探的主要运输方式。在海底管道安装铺设过程中,由于各种原因会形成不同程度的悬跨。海底管道的破坏大多发生在管跨段。海底管线悬跨的出现改变了海底管线在悬跨段所承受的荷载和应力,伴随着海流经过,可能产生周期性的漩涡泄放,导致悬跨管道产生涡激振动。涡激振动是管跨发生疲劳失效的重要因素之一。
　　本文对海底管道悬跨段的几个方面进行了研究,主要内容有:
　　(1)探讨了海底管线的铺设方法、海底管线管跨的形成原因和形成类型、以及海底管线悬跨长度的几种典型计算方法。同时,探讨了海底管跨段涡激振动机理及其对悬跨的作用,以及管线疲劳分析方法,为本文综合悬跨分析提供理论基础。
　　(2)使用AutoPIPE建立海底管道悬跨段模型。结合DNV项目,具体介绍了海底管道模型的建立、分析、计算及后处理等,并从静力和动力角度计算悬跨管线的极限跨长。
　　(3)以挪威船级社规范DNV-RP-105为基础,采用S-N曲线法,基于Miner线性疲劳损伤累计理论,使用DNV悬跨分析软件FatFree对海流作用下的悬跨海底管道进行疲劳分析,预测悬跨的疲劳寿命。并比较不同边界条件对悬跨极限长度的影响及疲劳寿命的影响。

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第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 海底悬跨管道分析

2.1 海底管道的铺设方法

2.2 海底管线管跨的形成

2.3 海底管线悬跨长度计算

2.4 海底管跨段涡激振动机理及其对悬跨的作用

2.5 海底管线疲劳评估

第三章 海底管线悬跨分析计算

3.1 AutoPIPE简介

3.2 建模计算

3.3 本章小结

第四章 基于DNV规范的海底悬跨管道疲劳评估

4.1 概述

4.2 环境条件

4.3 悬跨固有振动频率

4.4 疲劳检验准则

4.5 疲劳准则

4.6 悬跨涡激振动疲劳寿命计算

4.7管线疲劳寿命计算实例

4.8 本章小结

第五章 结论及展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢