含裂纹管线的动力响应分析方法研究

裂纹管线论文 MATLAB论文 地震响应论文 疲劳寿命论文
论文详情
海底管线是海洋石油天然气工程建设的关键工程之一,而随着海底管线使用年限的增加及环境或人为的因素,管线不可避免的出现裂纹等破坏情况。建造在地震活跃地域的裂纹管线潜在巨大的危险性,因此对裂纹管线的抗震研究是十分必要的。而现有研究多是建立在复杂的有限元分析方法基础上的,计算效率较低,无法满足结构快速分析的要求。本文开发出了一种快速模拟海底悬跨裂纹管线动力响应的简化计算方法,并展开相关研究。通过引入局部柔度理论建立了海底悬跨裂纹管线的动力分析模型。基于MATLAB环境编制了裂纹管线地震响应的计算程序,通过典型算例得到地震作用下裂纹管线的响应时程。同时采用三维有限元分析方法模拟裂纹管线的地震响应。通过对比,发现二者分析结果吻合较好,验证了本文方法的有效性,说明该方法不但可以较为准确地模拟裂纹管线的地震响应,而且与传统有限元分析方法相比具有较高的计算效率,可实现管线在地震作用下的快速结构分析,为裂纹管线的地震安全评估提供了一种有效方法。运用本文方法计算得到了裂纹管线的阵型,以及在地震作用下含裂纹单元的应变、剪力、弯矩、位移时程。结果显示,裂纹会引起管线阵型形状轻微的变化,对含裂纹单元的应变影响显著,对含裂纹单元的剪力、弯矩、位移的影响较小。位于管线同一位置的裂纹越深,管线阵型裂纹位置附近的凸起越明显,含裂纹单元的应变越大。地震响应过程中,相同参数的管线在简支约束下同一位置含裂纹单元的应变、弯矩、位移峰值比在固支约束下要大很多,因此处于近似简支约束下的裂纹管线结构更易发生破坏和失效。运用本文方法快速得到裂纹管线在交变荷载作用下的应力,采用雨流计数法对应力时程进行循环计数,得到应力幅值及循环次数,从而计算得到裂纹处应力强度因子幅值。根据疲劳寿命预测的理论,通过典型算例,估算了不同工况下裂纹管线的疲劳寿命。计算结果显示,含裂纹管线在交变荷载作用下,其应力虽远小于材料的屈服应力,疲劳寿命却已很短。
摘要第1-5页
Abstract第5-9页
1 绪论第9-13页
   ·研究背景与意义第9-10页
   ·国内外研究现状第10-12页
     ·裂纹模型研究第10-11页
     ·地震作用下海底悬跨管线的动水作用力研究第11-12页
   ·本文主要工作第12-13页
2 海底裂纹管线动力分析模型第13-26页
   ·引言第13页
   ·裂纹管模型的局部柔度理论第13-19页
     ·局部柔度理论第13-15页
     ·非贯穿裂纹管的局部柔度第15-17页
     ·贯穿裂纹管的局部柔度第17-19页
   ·裂纹管有限元模型第19-22页
     ·节点刚度矩阵法第19-20页
     ·传递矩阵法第20-21页
     ·总柔度求逆法第21-22页
   ·裂纹管线动力分析方程第22-25页
     ·地震激励下管线所受的动水作用力第22-23页
     ·动力方程第23-25页
   ·小结第25-26页
3 裂纹管线地震响应分析方法第26-40页
   ·引言第26页
   ·裂纹管地震响应计算方法第26-29页
     ·动力方程求解第26-27页
     ·计算流程第27-29页
   ·计算结果验证第29-38页
     ·裂纹管有限元模型第29-30页
     ·固支裂纹管计算结果验证第30-34页
     ·简支裂纹管计算结果验证第34-38页
   ·简化计算方法第38页
   ·小结第38-40页
4 裂纹管线振动及动力特性分析第40-58页
   ·引言第40页
   ·裂纹对管线阵型的影响第40-47页
   ·裂纹对管线应变的影响第47-51页
   ·裂纹对管线剪力、弯矩和位移的影响第51-57页
   ·小结第57-58页
5 裂纹管线疲劳寿命预测第58-69页
   ·引言第58-59页
   ·裂纹管线疲劳寿命计算理论第59-63页
     ·管线应力的循环计数第59-60页
     ·管线疲劳裂纹扩展速率第60-61页
     ·含裂纹管线的剩余寿命预测第61-63页
   ·典型算例第63-67页
     ·裂纹管线模型参数第63页
     ·裂纹处理第63-65页
     ·疲劳寿命计算第65-67页
   ·小结第67-69页
6 结论与展望第69-71页
   ·总结第69-70页
   ·展望第70-71页
参考文献第71-74页
攻读硕士学位期间发表学术论文情况第74-75页
致谢第75-76页
论文购买
论文编号ABS536201,这篇论文共76页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付22.8
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付38
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656