CN112487676A - 一种深海管道s型铺设动力模拟方法 - Google Patents
一种深海管道s型铺设动力模拟方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112487676A CN112487676A CN202011266339.8A CN202011266339A CN112487676A CN 112487676 A CN112487676 A CN 112487676A CN 202011266339 A CN202011266339 A CN 202011266339A CN 112487676 A CN112487676 A CN 112487676A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline
- unit
- vector
- force
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 18
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 16
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 13
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 230000037361 pathway Effects 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/10—Numerical modelling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/14—Pipes
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/12—Timing analysis or timing optimisation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明涉及一种深海管道S型铺设动力模拟方法，包括以下步骤,步骤S1:基于向量式有限元建立S型铺设管道质点运动控制方程；步骤S2：根据得到的S型铺设管道质点运动控制方程，采用显示中央差分法求解获得管道质点位移和转角；步骤S3:根据材料力学的挠曲理论，计算铺设管道内力；步骤S4:计算铺设管道外力；步骤S5:更新质点位置和转角,循环步骤S2‑步骤S4，直到达到计算总时长，输出动力模拟计算结果。本发明同时考虑管道与托管架以及海床土的动态接触作用，分析过程能够随时改变荷载与边界条件，更好模拟动态海洋环境作用下管道受力特征，分析更加准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及深海油气管道铺设安装领域，具体涉及一种深海管道S型铺设动力模拟方法。
背景技术
深海管道将海底油井产出的石油和天然气运送到陆地，是海洋油气开发重要的集输运手段。S型铺管法将油气管道通过铺管船上张紧器张拉着，经由托管架逐渐下放到海底，具有铺设管径大、速度快等优点，是海洋油气管道铺设最常用的方法。随着海洋油气开发迈向深海，深海复杂海洋环境使得管道铺设难度大、风险高，对管道S型铺设模拟计算方法提出更高要求。
深海S型铺设管道涉及大挠度几何变形、材料性能、边界接触和水动力荷载等非线性，给铺设动力模拟计算带来较大挑战。目前常采用悬链线法和摄动法将动力模拟简化为拟静力分析，无法准确计算海洋环境动力荷载，或采用有限差分法和非线性有限元法计算海洋环境动力荷载，但通常将托管架和海床土简化为刚性，难以准确计算管道的动力响应。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种深海管道S型铺设动力模拟方法，同时考虑管道与托管架以及海床土的动态接触作用，分析过程能够随时改变荷载与边界条件，更好模拟动态海洋环境作用下管道受力特征。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种深海管道S型铺设动力模拟方法，包括以下步骤：
步骤S1:基于向量式有限元建立S型铺设管道质点运动控制方程；
步骤S2：根据得到的S型铺设管道质点运动控制方程，采用显示中央差分法求解获得管道质点位移和转角；
步骤S3:计算铺设管道内力；
步骤S4:计算铺设管道外力；
步骤S5:更新质点位置和转角,循环步骤S2-步骤S4，直到达到计算总时长，输出动力模拟计算结果。
进一步的，所述步骤S1具体为:
步骤S11:预设在整体域坐标系(x,y,z)，管道的初始位置为水平，顶端固定在铺管船张紧器上，底端自由；
步骤S12:基于向量式有限元方法，将管道离散成N+1个由N个弯曲梁单元相连的质点，单元质量平均分于相连接的两端质点，所受内力、外力和弯矩等效施加于两端质点，管道结构的运动和受力都由质点来反映；
步骤S13:管道在重力和浮力作用下自由降落到达海床，底端锚固，形成S形态；
步骤S13:预设初始和终止时间分别为t0和tn，将整个分析历时分成一组时间点t0,…,ti-1,ti,ti+1,…,tn，时段ti-1-ti为一个途径单元，在任一途径单元内管道质点P的运动满足牛顿第二定律，运动控制方程表示为：
其中，mP为质点P的质量矩阵，IP为质点P所在截面的质量惯性矩，xP为质点P的线位移矩阵，βP为质点P的角位移向量，ζ为管道的阻尼系数，
分别为质点P所受的外力向量和内力向量，
分别为质点P所受外力矩向量和内力矩向量。
进一步的，所述步骤S2具体为：在途径单元ti-1≤t≤ti内，一个任意连接空间点(O，P)的管道单元，已知ti-1时刻点P的位置和转角向量
计算ti+1时刻的
中央差分法的显示积分求解控制方程的计算公式为：
其中：C1＝1/(1+ζh/2),C2＝C1(1-ζh/2)。IP是质点P的质量惯性矩向量；h为计算时间步。
进一步的，所述步骤S3具体为：
步骤S31:在主轴坐标中，由节点位置求出单元跨度li、li-1，节点转角转化为主轴坐标分量
步骤S32:计算出ti-1～ti时段内管道单元主轴方向变化向量、单元的变形,并进一步计算出管道单元的变形、扭角和弯角；
步骤S33:根据材料力学的挠曲理论，计算内力增量
步骤S34:建立静平衡方程计算出其它6个力分量，得到管道单元在虚拟位置的节点内力和节点弯矩的增量，并通过转换坐标、叠加ti-1时的内力和正向转动，得到ti时整体域坐标下的节点内力向量；
步骤S35:将节点内力提供给连接空间点做内力集成。
进一步的，所述步骤S32具体为：管道单元的变形和单元的扭角与弯角的计算公式为：
其中，li和li-1分别为单元O-P在ti和ti-1时刻的跨度；
为单元的扭角，
为
面上的弯角，
为
面上的弯角；
为单元从ti-1时的位置运动到ti位置的节点转动，
为单元逆向运动的一个刚体转动。
进一步的，所述步骤S33具体为：根据材料力学的挠曲理论，内力增量计算公式为：
其中，E和G为管道的弹性模型与切线模量，A和
为管道截面面积和相对主轴的扭转极惯性矩，
为对主轴的平面惯性矩，单元参数都是在tn-1时的值。
进一步的，所述步骤S34具体为：建立静平衡方程计算出其它6个力分量，得到管道单元在虚拟位置的节点内力和节点弯矩的增量
通过转换坐标、叠加ti-1时的内力和正向转动，得到ti时整体域坐标下的节点内力向量
其中，Rt是空间转动矩阵，
为主轴坐标与整体域坐标的转化矩阵。
进一步的，所述管道的外力包括：重力、浮力、水动力荷载、托管架滚轮反力和海床土壤抗力。
进一步的，所述步骤S4具体为：
①管道质点的重力和浮力为：
其中，mP为均分到每个单元的质量；g为重力加速度；ρw为海水的密度；VP为每个单元的体积。
②水动力荷载主要为海流对管道的拖拽力：
其中，Fc,n和Fc,τ分别为水流对管道质点的法向和切向拖拽力；Cn和Cτ分别为法向阻力系数和切向拖拽力系数；ρ为海水密度；D为管道外径；vn、vτ为海流沿管道法向和切向的相对速度；
③托管架滚轮反力：
采用多点支撑型托管架来模拟管道与托管架的相互作用。在计算滚轮反力时，首先判定每个管道单元是否与滚轮有接触：
若d0＞r1+r2，管道与滚轮分离，则Fn＝0；
若d0≤r1+r2，管道与滚轮接触，则Fn＝[1/(1/k1+1/k2)]×[d0-(r1+r2)]
其中，d0为管道距离滚轮的距离；r1为管道半径；r2为滚轮半径；Fn为滚轮对管道的支撑力；k1和k2为管道和滚轮的接触刚度；
质点1和质点2所受的外力计算公式为：
④海床土壤抗力：
采用非线性滞回土壤模型计算土壤竖向抗力，管土的竖向作用过程分为无接触、初贯入、抬升和再贯入四种模式，土壤抗力P(z)与贯入深度z有关：
P(z)＝H(z/D)·Nc(z/D)·su(z)D (10)
其中，H(z/D)为贯入系数，不同的贯入模式，贯入系数与无量纲贯入系数(z/D)的关系式不同；D是管道的外径；su(z)为海床土的不排水抗剪强度，su(z)＝su0+sug·z，su0为土壤表面泥线位置处的抗剪强度，sug为抗剪强度梯度。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明将管道离散成质点，荷载和重量集中在质点上，采用中央差分法的显示积分求解，不必构成刚度矩阵，避免迭代和不收敛的问题；
2、本发明基于途经单元概念，简化内力计算，每个时间步独立，能够较容易处理不连续行为；同时考虑管道与托管架以及海床土的动态接触作用，分析过程能够随时改变荷载与边界条件，更好模拟动态海洋环境作用下管道受力特征。
附图说明
图1是本发明一实施例中管道S型铺设模拟示意图；
图2是本发明一实施例中托管架滚轮支座反力示意图；
图3是本发明一实施例中模拟流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图3，本发明提供一种深海管道S型铺设动力模拟方法，包括以下步骤：
步骤S1:基于向量式有限元建立S型铺设管道质点运动控制方程；
如图1所示，在本实施例中，在整体域坐标系(x,y,z)，管道的初始位置为水平，顶端固定在铺管船张紧器上，底端自由。基于向量式有限元方法，将管道离散成N+1个由N个弯曲梁单元相连的质点，单元质量平均分于相连接的两端质点，所受内力、外力和弯矩等效施加于两端质点，管道结构的运动和受力都由质点来反映。管道在重力和浮力作用下自由降落到达海床，底端锚固，形成“S”形态。
假定分析的初始和终止时间分别为t0和tn，将整个分析历时分成一组时间点t0,…,ti-1,ti,ti+1,…,tn，时段ti-1-ti为一个途径单元，在任一途径单元内管道质点P的运动满足牛顿第二定律，运动控制方程表示为：
其中，mP为质点P的质量矩阵，IP为质点P所在截面的质量惯性矩，xP为质点P的线位移矩阵，βP为质点P的角位移向量，ζ为管道的阻尼系数，
分别为质点P所受的外力向量和内力向量，
分别为质点P所受外力矩向量和内力矩向量。
步骤S2：根据得到的S型铺设管道质点运动控制方程，采用显示中央差分法求解获得管道质点位移和转角；
在本实施例中，具体的，在途径单元ti-1≤t≤ti内，一个任意连接空间点(O，P)的管道单元，已知ti-1时刻点P的位置和转角向量
计算ti+1时刻的
中央差分法的显示积分求解控制方程的计算公式为：
其中：C1＝1/(1+ζh/2),C2＝C1(1-ζh/2)。IP是质点P的质量惯性矩向量；h为计算时间步。
步骤S3:根据材料力学的挠曲理论，计算铺设管道内力；
在主轴坐标中，由节点位置求出单元跨度li、li-1，节点转角转化为主轴坐标分量
其次，计算出ti-1～ti时段内管道单元主轴方向变化向量、单元的变形。由此，可以计算出管道单元的变形、扭角和弯角。
管道单元的变形和单元的扭角与弯角的计算公式为：
其中，li和li-1分别为单元O-P在ti和ti-1时刻的跨度；
为单元的扭角，
为
面上的弯角，
为
面上的弯角；
为单元从ti-1时的位置运动到ti位置的节点转动，
为单元逆向运动的一个刚体转动。
根据材料力学的挠曲理论，内力增量计算公式为：
其中，E和G为管道的弹性模型与切线模量，A和
为管道截面面积和相对主轴的扭转极惯性矩，
为对主轴的平面惯性矩，单元参数都是在tn-1时的值。
建立静平衡方程可计算出其它6个力分量，得到管道单元在虚拟位置的节点内力和节点弯矩的增量。
再通过转换坐标、叠加ti-1时的内力(矩)和正向转动，得到ti时整体域坐标下的节点内力(矩)向量。
其中，Rt是空间转动矩阵，
为主轴坐标与整体域坐标的转化矩阵。
最后，节点内力提供给连接空间点做内力集成
步骤S4:计算铺设管道外力；
在本实施例中，铺设过程管道的外力包括：重力、浮力、水动力荷载、托管架滚轮反力、海床土壤抗力。
①管道质点的重力和浮力为：
其中，mP为均分到每个单元的质量；g为重力加速度；ρw为海水的密度；VP为每个单元的体积。
②水动力荷载主要为海流对管道的拖拽力：
其中，Fc,n和Fc,τ分别为水流对管道质点的法向和切向拖拽力；Cn和Cτ分别为法向阻力系数和切向拖拽力系数；ρ为海水密度；D为管道外径；vn、vτ为海流沿管道法向和切向的相对速度。
③托管架滚轮反力：
采用多点支撑型托管架来模拟管道与托管架的相互作用，如图2所示，将托管架考虑为理想圆弧的刚性托管架，滚轮之间的相对位置不会发生改变。在计算滚轮反力时，首先判定每个管道单元是否与滚轮有接触：
若d0＞r1+r2，管道与滚轮分离，则Fn＝0；
若d0≤r1+r2，管道与滚轮接触，则Fn＝[1/(1/k1+1/k2)]×[d0-(r1+r2)]
其中，d0为管道距离滚轮的距离；r1为管道半径；r2为滚轮半径；Fn为滚轮对管道的支撑力；k1和k2为管道和滚轮的接触刚度。
质点1和质点2所受的外力计算公式为：
④海床土壤抗力：
采用非线性滞回土壤模型计算土壤竖向抗力，管土的竖向作用过程分为无接触、初贯入、抬升和再贯入四种模式，土壤抗力P(z)与贯入深度z有关：
P(z)＝H(z/D)·Nc(z/D)·su(z)D (10)
式中：H(z/D)为贯入系数，不同的贯入模式，贯入系数与无量纲贯入系数(z/D)的关系式不同；D是管道的外径；su(z)为海床土的不排水抗剪强度，su(z)＝su0+sug·z，su0为土壤表面泥线位置处的抗剪强度，sug为抗剪强度梯度。
步骤S5:更新质点位置和转角,循环步骤S2-步骤S4，直到达到计算总时长，输出动力模拟计算结果。
在本实施例中，采用Matlab实现整体方案，进行深海管道S型铺设静动力模拟分析，流程如图3所示。
首先设定铺设管道长度、直径、时长等基本参数，根据步骤S1，基于向量式有限元建立S型铺设管道质点运动控制方程；根据步骤S2采用显示中央差分法求解获得管道质点位移和转角；根据步骤S3计算管道单元的内力和内力矩；再根据步骤S4计算重力、浮力、水动力等外力荷载，作用于管道质点上；最后更新质点的位置和转角，进入下一个时间步的循环，达到计算时长。动力模拟分析是在静力计算管道形成稳定“S”形态基础上，施加波浪流及船舶运动位移荷载，按照上述四个步骤进行动力循环计算，直到达到计算总时长，输出动力模拟计算结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:基于向量式有限元建立S型铺设管道质点运动控制方程；
步骤S2：根据得到的S型铺设管道质点运动控制方程，采用显示中央差分法求解获得管道质点位移和转角；
步骤S3:计算铺设管道内力；
步骤S4:计算铺设管道外力；
步骤S5:更新质点位置和转角,循环步骤S2-步骤S4，直到达到计算总时长，输出动力模拟计算结果。
2.根据权利要求1所述的一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，所述步骤S1具体为:
步骤S11:预设在整体域坐标系(x,y,z)，管道的初始位置为水平，顶端固定在铺管船张紧器上，底端自由；
步骤S12:基于向量式有限元方法，将管道离散成N+1个由N个弯曲梁单元相连的质点，单元质量平均分于相连接的两端质点，所受内力、外力和弯矩等效施加于两端质点，管道结构的运动和受力都由质点来反映；
步骤S13:管道在重力和浮力作用下自由降落到达海床，底端锚固，形成S形态；
步骤S13:预设初始和终止时间分别为t0和tn，将整个分析历时分成一组时间点t0,…,ti-1,ti,ti+1,…,tn，时段ti-1-ti为一个途径单元，在任一途径单元内管道质点P的运动满足牛顿第二定律，运动控制方程表示为：
其中，mP为质点P的质量矩阵，IP为质点P所在截面的质量惯性矩，xP为质点P的线位移矩阵，βP为质点P的角位移向量，ζ为管道的阻尼系数，
分别为质点P所受的外力向量和内力向量，
分别为质点P所受外力矩向量和内力矩向量。
3.根据权利要求1所述的一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：在途径单元ti-1≤t≤ti内，一个任意连接空间点(O，P)的管道单元，已知ti-1时刻点P的位置和转角向量
计算ti+1时刻的
中央差分法的显示积分求解控制方程的计算公式为：
其中：C1＝1/(1+ζh/2),C2＝C1(1-ζh/2)。IP是质点P的质量惯性矩向量；h为计算时间步。
4.根据权利要求1所述的一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
步骤S31:在主轴坐标中，由节点位置求出单元跨度li、li-1，节点转角转化为主轴坐标分量
步骤S32:计算出ti-1～ti时段内管道单元主轴方向变化向量、单元的变形,并进一步计算出管道单元的变形、扭角和弯角；
步骤S33:根据材料力学的挠曲理论，计算内力增量
步骤S34:建立静平衡方程计算出其它6个力分量，得到管道单元在虚拟位置的节点内力和节点弯矩的增量，并通过转换坐标、叠加ti-1时的内力和正向转动，得到ti时整体域坐标下的节点内力向量；
步骤S35:将节点内力提供给连接空间点做内力集成。
5.根据权利要求4所述的一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，所述步骤S32具体为：管道单元的变形和单元的扭角与弯角的计算公式为：
其中，li和li-1分别为单元O-P在ti和ti-1时刻的跨度；
为单元的扭角，
为
面上的弯角，
为
面上的弯角；
为单元从ti-1时的位置运动到ti位置的节点转动，
为单元逆向运动的一个刚体转动。
6.根据权利要求4所述的所述的一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，所述步骤S33具体为：根据材料力学的挠曲理论，内力增量计算公式为：
其中，E和G为管道的弹性模型与切线模量，A和
为管道截面面积和相对主轴的扭转极惯性矩，
为对主轴的平面惯性矩，单元参数都是在tn-1时的值。
7.根据权利要求4所述的所述的一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，所述步骤S34具体为：建立静平衡方程计算出其它6个力分量，得到管道单元在虚拟位置的节点内力和节点弯矩的增量
通过转换坐标、叠加ti-1时的内力和正向转动，得到ti时整体域坐标下的节点内力向量
其中，Rt是空间转动矩阵，
为主轴坐标与整体域坐标的转化矩阵。
8.根据权利要求1所述的所述的一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，所述管道的外力包括：重力、浮力、水动力荷载、托管架滚轮反力和海床土壤抗力。
9.根据权利要求8所述的所述的一种深海管道S型铺设动力模拟方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：
①管道质点的重力和浮力为：
其中，mP为均分到每个单元的质量；g为重力加速度；ρw为海水的密度；VP为每个单元的体积。
②水动力荷载主要为海流对管道的拖拽力：
其中，Fc,n和Fc,τ分别为水流对管道质点的法向和切向拖拽力；Cn和Cτ分别为法向阻力系数和切向拖拽力系数；ρ为海水密度；D为管道外径；vn、vτ为海流沿管道法向和切向的相对速度；
③托管架滚轮反力：
采用多点支撑型托管架来模拟管道与托管架的相互作用。在计算滚轮反力时，首先判定每个管道单元是否与滚轮有接触：
若d0＞r1+r2，管道与滚轮分离，则Fn＝0；
若d0≤r1+r2，管道与滚轮接触，则
其中，d0为管道距离滚轮的距离；r1为管道半径；r2为滚轮半径；Fn为滚轮对管道的支撑力；k1和k2为管道和滚轮的接触刚度；
质点1和质点2所受的外力计算公式为：
④海床土壤抗力：
采用非线性滞回土壤模型计算土壤竖向抗力，管土的竖向作用过程分为无接触、初贯入、抬升和再贯入四种模式，土壤抗力P(z)与贯入深度z有关：
P(z)＝H(z/D)·Nc(z/D)·su(z)D (10)
其中，H(z/D)为贯入系数，不同的贯入模式，贯入系数与无量纲贯入系数(z/D)的关系式不同；D是管道的外径；su(z)为海床土的不排水抗剪强度，su(z)＝su0+sug·z，su0为土壤表面泥线位置处的抗剪强度，sug为抗剪强度梯度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011266339.8A CN112487676B (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 一种深海管道s型铺设动力模拟方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011266339.8A CN112487676B (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 一种深海管道s型铺设动力模拟方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112487676A true CN112487676A (zh) | 2021-03-12 |
| CN112487676B CN112487676B (zh) | 2022-09-06 |
Family
ID=74930262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011266339.8A Active CN112487676B (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 一种深海管道s型铺设动力模拟方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112487676B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113268807A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-08-17 | 汕头大学 | 一种基于有限质点法的建筑群灾变模拟分布式计算方法 |
| CN114770977A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-07-22 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种自动铺丝工装的设计方法、装置、设备及存储介质 |
| CN115171506A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-11 | 中山大学 | 海底管道铺设残余变形模拟装置及方法 |
| CN115982907A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-18 | 重庆科技学院 | 一种海洋深水钻井导管或者表层套管疲劳分析方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070145737A1 (en) * | 2003-08-20 | 2007-06-28 | Heerema Marine Contractors Nederland B.V. | Pipeline assembly with thermal shielding |
| KR20130054602A (ko) * | 2011-11-17 | 2013-05-27 | 한국과학기술연구원 | 연결체 강체의 동역학 시뮬레이션 방법 및 시스템 |
| CN104036057A (zh) * | 2013-03-04 | 2014-09-10 | 高红梅 | 一种动力定位铺管船的管道控制方法 |
| CN104899391A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-09-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种j型铺管作业模型建模仿真方法 |
| CN106777706A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 宁海县浙工大海洋研究院 | 一种深海缓波型脐带缆的非线性静态分析方法 |
-
2020
- 2020-11-13 CN CN202011266339.8A patent/CN112487676B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070145737A1 (en) * | 2003-08-20 | 2007-06-28 | Heerema Marine Contractors Nederland B.V. | Pipeline assembly with thermal shielding |
| KR20130054602A (ko) * | 2011-11-17 | 2013-05-27 | 한국과학기술연구원 | 연결체 강체의 동역학 시뮬레이션 방법 및 시스템 |
| CN104036057A (zh) * | 2013-03-04 | 2014-09-10 | 高红梅 | 一种动力定位铺管船的管道控制方法 |
| CN104899391A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-09-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种j型铺管作业模型建模仿真方法 |
| CN106777706A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 宁海县浙工大海洋研究院 | 一种深海缓波型脐带缆的非线性静态分析方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| GONG, SF 等: "Numerical simulation on dynamic behaviour of deepwater J-lay systems", 《OCEAN ENGINEERING 》 * |
| GONG, SF 等: "Numerical simulation on dynamic behaviour of deepwater J-lay systems", 《OCEAN ENGINEERING 》, 15 January 2020 (2020-01-15) * |
| 徐普 等: "深海双层管S型铺设动力响应分析", 《船舶力学》 * |
| 徐普 等: "深海双层管S型铺设动力响应分析", 《船舶力学》, 15 September 2020 (2020-09-15) * |
| 梁辉: "深水S型铺设上弯段管道与托管架耦合作用研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》 * |
| 梁辉: "深水S型铺设上弯段管道与托管架耦合作用研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》, 15 August 2020 (2020-08-15) * |
| 王飞等: "向量式有限元法在管土相互作用中的应用", 《船舶力学》 * |
| 王飞等: "向量式有限元法在管土相互作用中的应用", 《船舶力学》, no. 04, 15 April 2019 (2019-04-15) * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113268807A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-08-17 | 汕头大学 | 一种基于有限质点法的建筑群灾变模拟分布式计算方法 |
| CN114770977A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-07-22 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种自动铺丝工装的设计方法、装置、设备及存储介质 |
| CN115171506A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-11 | 中山大学 | 海底管道铺设残余变形模拟装置及方法 |
| CN115171506B (zh) * | 2022-07-04 | 2024-05-24 | 中山大学 | 海底管道铺设残余变形模拟装置及方法 |
| CN115982907A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-18 | 重庆科技学院 | 一种海洋深水钻井导管或者表层套管疲劳分析方法及系统 |
| CN115982907B (zh) * | 2022-12-27 | 2023-10-17 | 重庆科技学院 | 一种海洋深水钻井导管或者表层套管疲劳分析方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112487676B (zh) | 2022-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112487676B (zh) | 一种深海管道s型铺设动力模拟方法 | |
| Gobat et al. | Time-domain numerical simulation of ocean cable structures | |
| Yang et al. | Coupled dynamic analysis for wave interaction with a truss spar and its mooring line/riser system in time domain | |
| CN105260806A (zh) | 一种管路系统的流固耦合动力学特性预测方法 | |
| CN112484840B (zh) | 一种海洋管道自振固有频率的计算方法 | |
| Kim et al. | Efficient time-domain approach for hydroelastic-structural analysis including hydrodynamic pressure distribution on a moored SFT | |
| Wang et al. | Nonlinear random vibrations of moored floating structures under seismic and sea wave excitations | |
| Wang et al. | Motion response of a moored semi-submersible-type single module of a vlfs in multi-slope shallow water | |
| CN104899391B (zh) | 一种j型铺管作业模型建模仿真方法 | |
| CN116384263A (zh) | 一种波浪环境下悬浮隧道动力响应频域计算方法 | |
| Yu et al. | Nonlinear dynamic response of touchdown zone for steel catenary riser under multiple internal solitary waves | |
| CN115235734A (zh) | 深海水合物开采立管三相流致振动模拟实验装置及方法 | |
| CN110489918B (zh) | 一种锚泊分析中处理超大型浮体弹性位移的方法 | |
| Nielsen et al. | Dynamic analysis of offshore oil pipe installation using the absolute nodal coordinate formulation | |
| CN115859418A (zh) | 一种海上风电大直径单桩水平动力响应分析方法 | |
| Wang et al. | A singular perturbation method for parametric investigation on J-lay installation of deepwater pipelines | |
| CN116738888A (zh) | 深海管道s型铺设精细化数值模拟方法 | |
| CN109408899B (zh) | 一种深水吊缆非线性运动响应计算方法 | |
| CN116738887A (zh) | 斜坡海床下深海管道j型铺设多尺度连接数值模拟方法 | |
| CN116305656A (zh) | 一种深海缓波型立管动力模拟计算方法 | |
| CN116090290A (zh) | 一种斜坡海床下深海管道j型铺设动力模拟方法 | |
| Du | Static analysis and verification of flexible riser for underwater compressed air energy storage system with different boundary conditions | |
| Hung et al. | Numerical investigation of dynamics of the flexible riser by applying absolute nodal coordinate formulation | |
| Yu et al. | Numerical investigation of seabed interaction in time domain analysis of mooring cables | |
| Kim et al. | Hydrodynamic behavior of submerged floating pipeline under regular waves |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20210312 Assignee: Hengyu Chuangshi (Beijing) Technology Co.,Ltd. Assignor: FUZHOU University Contract record no.: X2024350000014 Denomination of invention: A Dynamic Simulation Method for S-shaped Pipeline Laying in Deep Sea Granted publication date: 20220906 License type: Common License Record date: 20240126 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |