15650.深海頂張力立管渦激振動(dòng)分析及狀態(tài)評(píng)估

1、碩士學(xué)位論文深海頂張力立管渦激振動(dòng)分析及狀態(tài)評(píng)估TheStateEstimationofTTRRiserunderVIVLoading作者學(xué)科、堂一姓名：專業(yè)：曇√‘指導(dǎo)教師：完成日期：奎塹一丕王猩一墮塞邋塞王程區(qū)隨控王猩21106092大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要能源是國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康發(fā)展的關(guān)鍵。石油是現(xiàn)階段能源問題的核心，而深海原油則是未來石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向

2、。作為深海油氣開發(fā)系統(tǒng)的重要生命線工程的海洋立管是連接水上浮式平臺(tái)及水下鉆井系統(tǒng)的唯一關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，是保證安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。然而，由于深海環(huán)境的復(fù)雜性及激勵(lì)荷載的隨機(jī)性等多方面因素的影響，深海立管極易受到破壞。渦激振動(dòng)是影響立管安全服役的重要因素，是導(dǎo)致立管發(fā)生強(qiáng)度破壞及疲勞破壞的主要原因，因此對(duì)立管渦激振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)及狀態(tài)估計(jì)至關(guān)重要。本文針對(duì)以上問題做了以下幾方面的工作：1對(duì)渦激振動(dòng)的形成機(jī)理、影響參數(shù)、分析方法及研究進(jìn)展做了簡(jiǎn)要?dú)w

3、納；同時(shí)，通過對(duì)真實(shí)的渦激振動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到大長(zhǎng)細(xì)比立管結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特性的定性、定量描述，為渦激升力模型的建立以及立管渦激振動(dòng)方程的建立提供必要的理論依據(jù)。2考慮立管順流向及橫流向的運(yùn)動(dòng)耦合作用、流固耦合作用、管內(nèi)流體作用，并結(jié)合我國南海和墨西哥灣真實(shí)的流速分布，使用Matlab建立項(xiàng)張力立管的有限元模型。對(duì)項(xiàng)張力立管的渦激振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行時(shí)程動(dòng)力求解及“縮尺’’模態(tài)求解，并對(duì)響應(yīng)特性進(jìn)行提取和分析。3通過有限元模型及時(shí)域分析得到的立

4、管響應(yīng)數(shù)據(jù)，提取立管各節(jié)點(diǎn)時(shí)程應(yīng)變響應(yīng)信息，運(yùn)用疲勞累計(jì)損傷理論中的Miner準(zhǔn)則，結(jié)合立管材料的SN曲線及雨流計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，估算立管渦激振動(dòng)作用下各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的疲勞損傷，并分別討論彈性模量、頂張力及內(nèi)流等因素對(duì)立管疲勞壽命的影響。4初步探討了根據(jù)有限測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)立管進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估的方法。首先，利用％范數(shù)構(gòu)建傳感器靈敏度矩陣，判斷各潛在測(cè)點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)主要激發(fā)模態(tài)的識(shí)別水平，充分考慮工程可行性及經(jīng)濟(jì)性，初選出最優(yōu)的傳感器測(cè)點(diǎn)組合。然后，考慮外荷載激勵(lì)的