有限元在海底管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、海底管道是海洋油田生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。通過(guò)海底管道把海洋油田的整個(gè)油氣集輸、貯運(yùn)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，也使海洋油田與整個(gè)石油工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。隨著我國(guó)海洋油田進(jìn)一步開發(fā)，海底管道需要量會(huì)大大增加。海底管道設(shè)計(jì)是海底管道工程中的重要組成部分，沒(méi)有良好的設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)，會(huì)嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，施工建造和運(yùn)營(yíng)將變得毫無(wú)根據(jù)。自1985年以來(lái)，我國(guó)不斷學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，逐漸掌握了海底管道設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)水平不斷提高，但相對(duì)于國(guó)外先進(jìn)水平仍有很大差距

2、，主要體現(xiàn)在沒(méi)有將已經(jīng)成熟的理論和先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具應(yīng)用于實(shí)際工程之中。 目前國(guó)內(nèi)外海底管道設(shè)計(jì)使用的設(shè)計(jì)工具為根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)編制的EXCEL計(jì)算表單和有限元分析軟件。國(guó)外有限元分析應(yīng)用于設(shè)計(jì)過(guò)程中的廣度和深度都優(yōu)于國(guó)內(nèi)。國(guó)內(nèi)使用的有限元程序?yàn)镾USPEND、OFFPIPE和AUTOPIPE等。部分有限元程序編制時(shí)間較早，采用通用的輸入方法，沒(méi)有考慮模型自身特點(diǎn)，因此分析結(jié)果誤差較大。 本文的主題是致力于將有限元分析理論和有限

3、元分析軟件應(yīng)用于海底管道設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究。論文中以實(shí)際工程為例，進(jìn)行了這方面的研究。首先以海底管道的立管吊裝為研究對(duì)象，基于有限元理論，首次使用ANSYS建立了立管吊裝有限元分析模型。ANSYS軟件是通用的有限元程序，可以通過(guò)建模、求解和后處理三個(gè)過(guò)程對(duì)海底管道進(jìn)行規(guī)范化的設(shè)計(jì)。比較ANSYS的后處理結(jié)果和SUSPEND的計(jì)算結(jié)果，立管吊裝的最大應(yīng)力點(diǎn)相同，ANSYS計(jì)算結(jié)果更為精確。 其次，對(duì)海底管道中經(jīng)常出現(xiàn)交叉管道進(jìn)行了分析