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1、第32卷第5期哈爾濱工程大學學報Vol．32№．52011年5月JournalofHarbinEngineeringUniversityMay2011doi:10．3969/j．issn．1006－7043．2011．05．004多跨海底管道的疲勞分析王瑋，KOSORRezazadeh，白勇(哈爾濱工程大學深海工程研究中心，黑龍江哈爾濱150001)摘要:海底管道要長期在海底使用，因此海底管道的疲勞壽命至關(guān)重要，針對海底管道的疲勞壽命這一問題進行了研究．通過對多跨海底管道受到的環(huán)境載荷的分析，得到了計算載荷的相應(yīng)方法．在進
2、行多跨海底管道壽命的分析時，對多跨海底管道的流向和垂向渦激振動的疲勞模型進行研究，通過計算給出了相應(yīng)的多跨管道的疲勞壽命．在進行流向和垂向的渦激振動疲勞模型研究中，通過有限元計算出海底管道的流向和垂向的渦激振動的相應(yīng)振動模態(tài)，掌握海底管道的動力學特性．最后通過具體實例分析了不同跨度和不同的土壤類型對多跨海底管道的疲勞壽命的影響，計算結(jié)果可靠，為海底管道更廣泛的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)．關(guān)鍵詞:海底管道;流向渦激振動;垂向渦激振動;疲勞分析中圖分類號:TE973文獻標識碼:A文章編號:1006-7043(2011)05-0560-0
3、5Fatigueanalysisonmulti-spanningpipelinesWANGWei，KOSORRezazadeh，BAIYong(DeepwaterEngineeringResearchCenter，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract:Pipelinesareusedontheseabedforlongperiodsoftime，sothefatiguelifeofthepipelineisimportant．Inconsiderin
4、gthisissue，pipelinefatiguelifewasinvestigated．Themethodofcalculationoftheloadwasobtainedbyanalysisoftheenvironmentalloadofamulti-spanningpipeline．Followingthat，thefatiguemodelsofin-lineandcross-flowvortexinducedvibration(VIV)wereinvestigatedandthefatiguelifeofmult
5、i-spanningpipelinescouldbeobtained．Thein-lineandcross-flowmulti-modesofpipelineswerecalculatedbythefiniteelementmethod(FEM)，makingitpossibletoacquirethedynamiccharacteristicsofthepipelines．Intheend，theeffectsofdiffer-entspanlengthsandsoiltypesonthefatiguelifeofpip
6、elineswereillustrated．Consequently，thisanalysisofpipe-linesmayprovideusefulinformationforfurtherinvestigationonpipelines．Keywords:pipeline;in-lineVIV;cross-flowVIV;fatigueanalysis隨著陸上石油資源的減少，各國越來越重視海速會增大，常伴隨著周期性的漩渦發(fā)放，引起管跨的上油田的開發(fā)，走向深水已成為世界海洋石油發(fā)展周期性振動，這種由漩渦發(fā)放激起的管跨的周
7、期性趨勢．在鋪設(shè)管道時，遇有海床不平則會形成懸空運動稱為渦激振動(vortexinducedvibration，VIV)．段，在深海中處理這種自然形成的懸空段的問題比在實際海洋環(huán)境中長期工作的深水懸跨管道可能遭較復(fù)雜，特別是在海峽的水域中，海水流速快、對懸遇來自不同方向和大小的海流作用．海流的速度變空段就更為不利．在設(shè)計建造深海管道時，不遺余力化將導(dǎo)致懸跨管道VIV響應(yīng)頻率和振幅變化，從而地解決懸空段的問題，是因為懸跨的出現(xiàn)改變了管直接影響到懸跨VIV疲勞壽命．正確地認識和描述線的荷載及應(yīng)力狀態(tài)，尤其是在海流流經(jīng)管跨時流懸
8、跨管道的動力特性，研究深海多跨管道的VIV疲勞壽命，對保證海底管道的經(jīng)濟效益和在服役期間的安全運行有著重要意義．近年來對VIV的研究很收稿日期:2010-02-08．基金項目:“111引智計劃”(B07019);海洋工程國家重點實驗室研究［1］［2］［3］多，如Sarpkaya、Williamson、潘
