基于dnv规范的海底管线悬跨分析.pdf

基于 DNV 规范的海底管线悬跨分析 S ub marine Pipeline Span Analysis Based on DNV S tandard 学科专业:船舶与海洋工程研究生: 王蒙蒙指导教师: 闫宏生副教授天津大学建筑工程学院学院二零一三年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名: 签字日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 导师签名: 签字日期: 年月日签字日期: 年月日摘要随着世界经济的发展,能源需求不断增加。海洋逐渐成为油气勘探开发的重要领域之一。管道输送是海洋油气勘探的主要运输方式。在海底管道安装铺设过程中, 由于各种原因会形成不同程度的悬跨。海底管道的破坏大多发生在管跨段。海底管线悬跨的出现改变了海底管线在悬跨段所承受的荷载和应力,伴随着海流经过,可能产生周期性的漩涡泄放,导致悬跨管道产生涡激振动。涡激振动是管跨发生疲劳失效的重要因素之一。本文对海底管道悬跨段的几个方面进行了研究, 主要内容有: ( 1 ) 探讨了海底管线的铺设方法、海底管线管跨的形成原因和形成类型、以及海底管线悬跨长度的几种典型计算方法。同时,探讨了海底管跨段涡激振动机理及其对悬跨的作用,以及管线疲劳分析方法,为本文综合悬跨分析提供理论基础。( 2 ) 使用 AutoPIPE 建立海底管道悬跨段模型。结合 DNV 项目, 具体介绍了海底管道模型的建立、分析、计算及后处理等, 并从静力和动力角度计算悬跨管线的极限跨长。( 3 ) 以挪威船级社规范 DNV - RP - 105 为基础, 采用 S - N曲线法,基于 Miner 线性疲劳损伤累计理论,使用 DNV 悬跨分析软件 FatFree 对海流作用下的悬跨海底管道进行疲劳分析,预测悬跨的疲劳寿命。并比较不同边界条件对悬跨极限长度的影响及疲劳寿命的影响。关键词:悬跨;极限长度;涡激振动;疲劳寿命;AutoPIPE ;FatFree ABSTRACT With the development of economy of the world, the demand for the petroleum is increasing. Oceans have e one of the important area of petroleum exploration and production. Pipeline is a major way of transportation of petroleum exploration. In the process of laying of submarine pipeline,it will form different spans due to various reasons. The failure of submarine pipeline occurs mostly in the sections of pipe line spans. The emergence of pipeline span ch anges the load and stress in the section of pipeline the current passes through,it may causes vortex -induced vibration. Vortex -induced vibration is the main faetor which causes the failure of pipeline s p an . Several aspects of submarine pipeline span have been details are as follows: ( 1 )Discusses the methods for laying of submarine pipelines, the formation reasons and types of pipeline span,and s