柔性立管系統(tǒng)在深海資源開發(fā)中使用越來越廣泛。彎曲加強器作為立管系統(tǒng)的重要構(gòu)件,其設計和研究對立管系統(tǒng)在復雜工況下的正常作業(yè)有著十分重要的意義。同時考慮材料的非線性力學行為、幾何大變形,以及彎曲加強器與立管之間的接觸摩擦,建立典型三段式彎曲加強器-立管系統(tǒng)的三維非線性力學模型,并與工程常用線性簡化模型結(jié)果進行對比,說明非線性力學建模的必要性。在此基礎上,通過非線性計算對典型三段式彎曲加強器的關鍵結(jié)構(gòu)設計參數(shù)進行敏感性分析。結(jié)果表明,彎曲加強器的各段長度比例、厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)工作性能都有一定影響,在彎曲加強器設計時應給予充分考慮。 

【文章來源】：科學技術與工程. 2020,20(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

彎曲加強器簡化力學模型

根據(jù)設計規(guī)范API RP 17L2—2013[21]與工程實際,典型彎曲加強器結(jié)構(gòu)是一種類似圓錐形的三段式構(gòu)件,結(jié)構(gòu)如圖2所示。第1段為圓柱,是與剛性構(gòu)件的連接與夾持部分;第2部分為圓臺形,是彎曲剛度的過渡段;第3部分為圓柱,是彎曲加強器的自由端部分,主要用來防止彎曲加強器下端部分出現(xiàn)曲率局部過大。圖2中模型立管外徑為0.13 m,管壁厚0.01 m。彎曲加強器3段長度分別為0.2、2.5和0.3 m。在左側(cè)齊平端對立管和彎曲加強器施加固定約束,在立管右側(cè)自由端施加大小為18.5 kN的拉力,拉力方向與水平方向的夾角為30°。整體有限元模型如圖3所示。對彎曲加強器材料模型參數(shù)的擬合:通過文獻[22]中的拉伸試驗數(shù)據(jù)(圖4),擬合得到二項參數(shù)Mooney-Rivlin模型中所需參數(shù),如圖5所示,圖中, A= 1 λ 1 ,B= t 1 2( λ 1 - 1 λ 2 ) 。擬合得到模型所需參數(shù)C10=15.929 2,C01=-0.210 7。

對彎曲加強器材料模型參數(shù)的擬合:通過文獻[22]中的拉伸試驗數(shù)據(jù)(圖4),擬合得到二項參數(shù)Mooney-Rivlin模型中所需參數(shù),如圖5所示,圖中, A= 1 λ 1 ,B= t 1 2( λ 1 - 1 λ 2 ) 。擬合得到模型所需參數(shù)C10=15.929 2,C01=-0.210 7。圖4 聚氨酯應力-應變試驗結(jié)果[22]

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3561865