铺管和收弃管作业力学分析

论文摘要

海底输油管道已经成为海底油气资源的重要运输方式。由于海底管道在铺设过程中受到很多因素的干扰，其受力情况非常复杂，因此研究海底管道在风、浪、流等环境因素以及船舶运动的影响下的受力及变形情况对管线的铺设作业安全性尤为重要。本文首先在OrcaFlex水动力计算软件下建立了深水S型铺管系统模型，分析了管道在风、浪、流等载荷的作用下的受力及形态，以及铺管过程中各参数对管道的影响；继而通过收弃管作业过程的理论分析，分别利用B样条函数配点法和线性积分法计算了管道及缆索的变形和受力，并在此基础上计算了收弃管过程的船舶位移；最后基于Delphi和Matlab编程软件开发了铺管作业计算软件，对深水S型铺管作业和收弃管作业过程进行了计算，并基于此完成了两种工况的力学分析。本文计算分析了动态载荷对海底管道的影响，通过实例验证了计算结果的正确性，研究结果对工程实践具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 铺管及收弃管作业方式简介
• 1.2.1 铺管作业方式
• 1.2.2 铺管和收弃管作业流程
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 铺管和收弃管作业计算理论
• 2.1 铺管作业管道计算理论
• 2.1.1 悬链线法求解管道静力
• 2.1.2 管道动力响应求解
• 2.2 Ｂ样条函数配点法求解收弃管作业过程
• 2.3 本章小结
• 第3章 深水 S 型铺管作业计算分析
• 3.1 深水 S 型铺管建模
• 3.1.1 托管架模型
• 3.1.2 滚轮模型
• 3.1.3 计算步骤
• 3.2 管线的有限元模型
• 3.3 深水 S 型铺管作业计算结果验证
• 3.3.1 1000m 水深算例
• 3.3.2 2000m 水深算例
• 3.4 深水 S 型铺管参数敏感性分析
• 3.4.1 海流对管线的影响
• 3.4.2 波浪对管线的影响
• 3.4.3 壁厚对管线的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 收弃管作业理论计算分析
• 4.1 悬跨段管道分析
• 4.1.1 管道平衡微分方程的推导
• 4.1.2 求解微分方程
• 4.2 缆索分析
• 4.2.1 缆索受力分析
• 4.2.2 缆索受力计算
• 4.3 船舶运动分析
• 4.4 算例分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 铺管和收弃管作业计算程序设计与开发
• 5.1 软件功能需求
• 5.2 系统设计
• 5.2.1 系统功能模块划分
• 5.2.2 系统架构
• 5.3 原型系统实现
• 5.3.1 软件开发环境
• 5.3.2 系统操作界面
• 5.3.3 计算功能实现
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢