| 基于悬臂梁模型的管道矫直理论及有限元分析 |
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| 引用本文： | 许卫平,徐爱进,王创祎,徐佳璐,袁 林.基于悬臂梁模型的管道矫直理论及有限元分析[J].海洋工程,2024(3):145-155. |
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| 作者姓名： | 许卫平 徐爱进 王创祎 徐佳璐 袁 林 |
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| 作者单位： | 1. 交通运输部上海打捞局，上海 200090；2. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300350 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目（52271288） |
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| 摘 要： | 海底管道的卷管铺设过程涉及多次正向和反向弯曲，并会产生较大的塑性变形。在铺设入水前，管道必须进行矫直处理，因此如何准确预测矫直过程中管道的力学响应以及如何对矫直器进行合理的设置具有重要意义。针对中国首艘卷管式铺管船“深达号”的矫直装置设计与典型工况，建立了一种基于悬臂梁的力学理论模型。该模型综合考虑了铺设过程中退卷和矫直的加载历程、管道材料的弹塑性特性以及校准器和上、下矫直器的相对位置关系。模型能实现对反弯半径及矫直器姿态等关键参数的计算。建立有限元分析模型，对理论模型进行验证并对管道矫直过程进行数值分析。结果表明理论模型可以准确预测管道矫直所需反弯半径、矫直器侧向行程以及倾角等参数。在管道矫直过程中，上矫直器处的作用载荷远大于下矫直器处。所提出的矫直理论模型可适用于不同尺寸管道的矫直分析，矫直后残余曲率满足DNV规范要求，预期可为“深达号”的实际矫直工艺设计提供指导。
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| 关 键 词： | 卷管铺设 管道矫直 塑性变形 悬臂梁 海底管道 有限元仿真 |
| 收稿时间： | 2023/8/13 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/11/14 0:00:00 |
Theoretical study and finite element analysis of pipeline straightening based on cantilever beam model |
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| XU Weiping,XU Aijin,WANG Chuangyi,XU Jialu,YUAN Lin.Theoretical study and finite element analysis of pipeline straightening based on cantilever beam model[J].Ocean Engineering,2024(3):145-155. |
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| Authors: | XU Weiping XU Aijin WANG Chuangyi XU Jialu YUAN Lin |
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| Keywords: | reel-lay pipeline straightening plastic deformation cantilever beam submarine pipeline finite element simulation |
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