無粘結(jié)柔性立管的非線性遲滯特性研究.pdf

1、柔性立管因其優(yōu)越的力學(xué)性能在海洋油氣的開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。然而當(dāng)前對(duì)柔性立管的分析還存在許多問題，對(duì)柔性立管的諸多力學(xué)性能還不盡了解。無粘結(jié)類型的柔性立管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管壁層間的相互作用引起立管產(chǎn)生非線性遲滯行為，這對(duì)立管在受載期間的響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生重要影響。發(fā)展準(zhǔn)確描述該種非線性遲滯特性的理論模型與分析方法有助于評(píng)估柔性立管的力學(xué)性能。
　　 在實(shí)際工程中，很多材料和結(jié)構(gòu)都會(huì)呈現(xiàn)出非線性遲滯特性，但在具體的表現(xiàn)形式上有所不同，到目前為止

2、已經(jīng)發(fā)展了多種非線性遲滯系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。本文通過比較這些已有模型的特點(diǎn)和適用范圍，結(jié)合研究的具體問題，確定了以Bouc－Wen模型描述無粘結(jié)柔性立管的非線性遲滯特性的數(shù)學(xué)建模方法。詳細(xì)闡述了線性最小二乘和非線性最小二乘原理辨識(shí)模型參數(shù)的方法，并根據(jù)前人試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)Bouc－Wen模型直接表達(dá)式中的參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)，建立了不同工況下的無粘結(jié)柔性立管遲滯特性的Bouc－Wen數(shù)學(xué)模型。理論結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果表明，線性最小二乘法辨識(shí)得

3、到的Bouc－Wen模型可以較好的描述無粘結(jié)柔性立管的非線性遲滯特性。
　　 由于無粘結(jié)柔性立管的遲滯行為與彈塑性材料的本構(gòu)關(guān)系相似，故考慮無粘結(jié)柔性立管是由彈塑性材料制成的，用彈塑性理論方法建立無粘結(jié)柔性立管在循環(huán)載荷作用下的響應(yīng)模型。本文定義了柔性立管的廣義應(yīng)力應(yīng)變，對(duì)廣義應(yīng)變運(yùn)用彈塑性分解，分別建立彈性部分和塑性部分的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。通過定義滑移函數(shù)判斷立管層間的滑移狀態(tài)，利用初始滑移函數(shù)判斷立管層間是否發(fā)生滑移，后繼滑移函