專利名稱：一種深水頂張式立管彎曲振動(dòng)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋深水立管的研究方法，具體涉及一種深水頂張式立管彎曲振動(dòng)分析方法。
背景技術(shù)：
深水頂張式立管是深水海洋立管的一種主要類型，立管的下端與海底井口連接， 管壁張力直接作用在井口上，而管內(nèi)的流體源源不斷地從海底穿過立管流向浮式平臺(tái)。彎曲振動(dòng)是深水頂張式立管在海洋環(huán)境荷載作用下的主要振動(dòng)形式，也是引起立管疲勞損傷的主要因素。因此，彎曲振動(dòng)響應(yīng)分析是深水頂張式立管設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是疲勞分析的基礎(chǔ)。目前，深水立管的彎曲振動(dòng)分析方法是基于Eular-Bernoulli梁的純彎曲理論，該理論建立在小變形假設(shè)的基礎(chǔ)上，即梁的撓度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其橫截面尺寸?；谠摾碚摰纳钏攺埵搅⒐軓澢駝?dòng)方程可表示為
權(quán)利要求
1.一種深水頂張式立管彎曲振動(dòng)分析方法，其特征在于該方法同時(shí)考慮大位移引起的截面轉(zhuǎn)動(dòng)和剪切變形，提供的深水頂張式立管彎曲振動(dòng)分析模型的方程如下
2.如權(quán)利要求1所述的深水頂張式立管彎曲振動(dòng)分析方法，其特征在于該方法計(jì)算立管彎曲振動(dòng)的加速度、速度、位移、應(yīng)力和應(yīng)變隨時(shí)間變化的具體過程如下(1)將立管劃分為若干個(gè)單元；(2)將單元的位移函數(shù)表示為插值函數(shù)的形式y(tǒng)= [N] {a}， 其中，[N]是單元插值函數(shù)矩陣，{a}是單元節(jié)點(diǎn)位移向量；(3)采用伽遼金方法，將深水頂張式立管彎曲振動(dòng)分析模型的方程轉(zhuǎn)換為矩陣方程如下
全文摘要
本發(fā)明涉及海洋深水立管的研究方法，具體涉及一種深水頂張式立管彎曲振動(dòng)分析方法。該方法考慮了大位移引起的截面轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)立管彎曲剛度的影響，將截面轉(zhuǎn)動(dòng)引起的張力作用方向變化轉(zhuǎn)化為立管彎曲剛度的一部分，比現(xiàn)有方法的幾何剛度更完整，且更符合深水立管的實(shí)際受力和變形狀態(tài)；同時(shí)，該方法還考慮了剪切變形對(duì)立管彎曲剛度的影響，將張力與剪切剛度的比值引入彎曲剛度，修正了現(xiàn)有方法的不合理假定，使深水頂張式立管的彎曲振動(dòng)分析更加符合實(shí)際。
文檔編號(hào)G01N3/00GK102252897SQ20111016122
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者劉娟, 劉震, 吳學(xué)敏, 孫銘遠(yuǎn), 孟慶飛, 段金龍, 顧恩凱, 黃維平 申請(qǐng)人:中國海洋大學(xué)