海沟模型及钢悬链线立管疲劳寿命预测研究

摘要

钢悬链线立管与海床土体相互作用会在管道触地区域形成海沟,进而影响立管的整体线型和疲劳寿命.动态有限元仿真可以比较准确地模拟海沟的形成过程,但是需要花费大量的计算时间,因此钢悬链线立管设计通常假设平坦海床而忽略了海沟的影响.为了研究海沟对钢悬链线立管触地区域疲劳寿命的影响,改进了文献提出的"静态迭代法",修正了合理海沟的定义,利用有限元软件Orcaflex,建立了计算海沟长度和位置的参数方程,并对比分析了多种海沟形状模型,包括三次多项式模型、二次指数模型和线性指数模型.经过与动态有限元仿真得到的海沟模型对比,发现三次多项式海沟模型不管是形状还是疲劳分析结果都与动态模型十分接近,验证了建立的参数方程与三次多项式模型相结合可以准确预测海沟的形状、长度和位置,同时验证了考虑海沟存在将延长钢悬链线立管触地区域的疲劳寿命.研究结果对于保障钢悬链线立管的安全运行具有一定的参考作用.