深海采矿柔性立管系统非线性有限元模拟

摘要

在海洋环境载荷及集矿机牵引作用下,深海采矿柔性立管系统的动力学响应涉及几何非线性和非保守载荷的双重非线性源。基于三维固体有限变形理论建立数学模型,在完全拉格朗日格式下推导了系统运动平衡方程,针对非保守载荷的等效计算、非线性切线刚度矩阵及非线性方程的数值求解等关键问题提出了有效处理方案。根据处理方案开发了数值计算程序,并应用于柔性立管系统的静动力学分析。结果表明,本文开发的数值计算程序对海洋柔性管道的非线性响应具备良好的预测能力,验证了本文理论和计算模型的有效性和实用性。