基于ABAQUS的深水立管強(qiáng)度分析

夏日長，鄧合霞

(海洋石油工程股份有限公司，天津 塘沽300451)

海底管線是海上油氣的生命線，隨著海上油氣開發(fā)的不斷進(jìn)展，如何保證海底管線在服役期間的可靠性成為海底管線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，而保證海底管道不發(fā)生強(qiáng)度破壞是海底管道可靠性的一個(gè)重要方面，因此海底管道強(qiáng)度分析是至關(guān)重要的。本文基于國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題“深水立管工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究”中南海深水的條件，用ABAQUS軟件對(duì)TLP平臺(tái)的相關(guān)立管(TTR)進(jìn)行強(qiáng)度分析［1］。

1 ABAQUS軟件介紹

ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的基于有限元方法的工程模擬軟件，它可以解決從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到極富挑戰(zhàn)性的非線性模擬等問題。

ABAQUS由兩個(gè)主要的分析模塊組成:ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。其中在ABAQUS/Standard中還附加了3個(gè)特殊的分析模塊:ABAQUS/Aqua、ABAQUS/Design和ABAQUS/Foundation。另外，ABAQUS還分別為MOLDFLOW和MSC.ADAMS提供了MOLDFLOW接口和ADAMS/Flex接口。ABAQUS/CAE是集成的ABAQUS工作環(huán)境，它包括了ABAQUS模型的建模、交互式提交作業(yè)和監(jiān)控運(yùn)算過程，以及結(jié)果評(píng)估(即后處理)等能力。ABAQUS/View是ABAQUS/CAE的子模塊，它包括其中的后處理功能，這些模塊之間的關(guān)系見圖1。

圖1 ABAQUS流程

ABAQUS/Auqa是一套有選擇功能，可以附加到ABAQUS/Standard的模塊。它的功能在于模擬近海結(jié)構(gòu)，如海上石油鉆井平臺(tái)，其它一些功能包括模擬波浪、風(fēng)載及浮力的影響等。

2 計(jì)算原理

2.1 Airy波

線性Airy波通常被用來模擬波高和水深比H/d小于0.03、水深和波長比d/λ大于20的波浪。因?yàn)锳iry波是線性的，大量波序運(yùn)行在不同的方向可以被定義，流體質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度可以線性疊加，每一個(gè)波動(dòng)分量的方向余弦可以根據(jù)靜水面來定義。……