摘要：大尺寸的立管涡激振动三维数值模拟的代价大, 计算效率低, 为此, 采用一种基于弹簧-质量模型的等效二维模型, 通过二维数值模拟求解三维问题中管道的振幅和频率, 进而对立管疲劳寿命的影响因素进行分析.二维模型中, 应用弹簧-质量模型, 利用胡克定律和简支梁的挠度方程对弹性系数进行推导; 数值模拟中, 利用ANSYS 软件对流体与结构进行耦合求解, 对不同海流流速、管长、壁厚条件下的立管中点的振幅和频率进行计算; 基于Miner 疲劳损伤累积理论和S-N 曲线对立管疲劳寿命进行计算, 对疲劳寿命的影响因素进行分析.分析结果表明, 在2. 5×10^4≤Re≤2. 5×10^5 范围内, 随着海洋流速的增加, 立管振幅和频率增大, 疲劳寿命缩短; 随着立管长度的增加, 振幅增大, 疲劳寿命缩短; 随着管道壁厚增加, 立管振幅减小, 疲劳寿命延长.研究结果可为立管的疲劳寿命预测与抑振设计提供指导.
关键词：海洋立管 涡激振动 数值模拟 疲劳寿命 振幅
单位：中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 中煤科工集团重庆设计研究院有限公司
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