专利名称：一种深水顶张式立管大变形弯曲振动的分析方法
技术领域：
本发明涉及海洋深水立管的研究方法，具体涉及一种深水顶张式立管大变形弯曲振动的分析方法。
背景技术：
深水顶张式立管是深海油气开发的重要装备，由于立管长度(1000 3000m)远远大于其截面尺寸(0.3 0.5m)，因此，其弯曲刚度较小，属于大柔性结构。特别是新型的顺应式立管，其柔性更是远远超出传统梁结构的范围，属于超大柔性结构。目前，深水顶张式立管的弯曲振动分析主要采用传统欧拉梁的复杂弯曲(考虑轴向力的弯曲)理论，该理论基于小变形假定，忽略由于弯曲变形引起的重力势能变化和曲率对深水顶张式立管几何刚度和惯性力的影响。该方案基于
图1所示的力学模型来建立顶张式立管弯曲振动方程。图 1中，微元段的重力包括在张力T内。
基于该模型，现有技术采用公式(1)的立管弯曲振动方程
+ += q(1)δΓ dt dx dx\ dx J
式中m-立管单位长度的质量；
EI-立管截面弯曲刚度；
C-立管单位长度的结构阻尼系数；
y-立管弯曲挠度；
T—立管张力；
t—时间；
X—立管的轴向坐标；
Q-作用在立管上的流体荷载。
现有技术的主要缺点如下
1、没有考虑立管大变形弓I起弯曲振动加速度的垂直分量
小变形时，立管弯曲振动的加速度垂直分量较小，因此，被忽略。而大变形时，立管弯曲振动加速度的垂直分量较大，不应被忽略。
2、没有考虑立管大变形引起的重力对弯曲振动的影响
小变形时，由于假设立管的变形仅发生在横向，因此，重力势能不发生变化。但大变形时，由于弯曲变形引起的截面转动，导致重力对弯曲变形起到了约束作用。因此，大变形时应考虑重力对弯曲变形的影响。发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，考虑深水顶张式立管大变形引起的垂直方向的弯曲振动加速度和大变形引起的重力势能变化对弯曲振动的影响，建立大柔性深水立管弯曲振动大变形分析方法。
本发明的技术方案如下一种深水顶张式立管大变形弯曲振动的分析方法，建立 的深水顶张式立管弯曲振动分析模型如下
权利要求
1. 一种深水顶张式立管大变形弯曲振动的分析方法，其特征在于建立的深水顶张式立管弯曲振动分析模型如下
全文摘要
本发明涉及海洋深水立管的研究方法，具体涉及一种深水顶张式立管大变形弯曲振动的分析方法。该方法对现有深水顶张式立管大变形弯曲振动的分析技术进行了改进，虑了深水顶张式立管弯曲振动的大变形问题，提出了深水顶张式立管大变形弯曲振动方程，并基于该方程建立了深水顶张式立管的大变形弯曲振动分析方法。该方法考虑了大变形对深水顶张式立管弯曲振动的影响，使深水顶张式立管的弯曲振动分析更符合立管的实际受力和变形状态。
文档编号G01M7/02GK102507115SQ201110291359
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者孙希, 张艳君, 黄维平 申请人:中国海洋大学