海洋平管提吊强度分析程序开发

作     者：乔法金 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐友刚

授予年度：2010年

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：平管提吊 几何非线性 刚性地基 弹性地基 有限元 ANSYS二次开发 

摘      要：海底管道铺设过程中,拖运至预定地点的管道分段要从海底提起进行焊接,然后下放埋设。管道被提起后一端悬空,中间悬跨段较长,弯曲变形很大,在复杂的环境载荷及提吊载荷作用下,极易导致管道的破坏。为保证海底管道在提吊过程中的变形控制在弹性变形范围内,不发生屈服现象,需要对提吊方案进行力学分析。 提吊过程管道的悬跨段是一个大挠度变形的几何非线性问题,由于与海床的接触点未知,又是一个动边界问题。本文基于管道的大挠度变形理论,结合调研过程中得到的管道提吊施工的具体措施、具体步骤,借助ANSYS的二次开发功能,运用APDL和UIDL二次开发语言,编制了具有友好界面的平管提吊专用有限元分析程序。将海床分为刚性地基和弹性地基两种模型,对管道提吊过程的动边界问题进行迭代求解,对管道变形及强度进行大位移非线性计算分析。 本程序的主要功能是,通过输入管道数据、环境载荷、吊点位置及提吊高度,可以自动建立有限元分析模型,进行大位移非线性计算,得到管道在当前提吊方案下变形情况、吊缆轴力、临界着地点的位置、应力大小及强度校核结果。结合实际工程案例,与铺管专用计算软件OFFPIPE的计算结果对比,验证了本程序的正确性和可靠性。