深海 S-lay 铺设大直径薄壁管道的奇异摄动分析

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2015.06.018

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2015, Vol. 43 ›› Issue (6): 116-121.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2015.06.018

深海 S-lay 铺设大直径薄壁管道的奇异摄动分析

韩强汪志钢张永强陶旭

华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640

收稿日期:2014-07-03 修回日期:2015-03-17 出版日期:2015-06-25 发布日期:2015-05-04
通信作者: 韩强(1963-)，男，教授，博士生导师，主要从事非线性力学研究． E-mail:emqhan@scut.edu.cn
作者简介:韩强(1963-)，男，教授，博士生导师，主要从事非线性力学研究．
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(11132002)

Singular Perturbation Analysis of Large-Diameter and Thin-Wall Pipeline During Ultra-Deep S-lay Installation

Han Qiang Wang Zhi-gang Zhang Yong-qiang Tao Xu

School of Civil Engineering and Transportation，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China

Received:2014-07-03 Revised:2015-03-17 Online:2015-06-25 Published:2015-05-04
Contact: 韩强(1963-)，男，教授，博士生导师，主要从事非线性力学研究． E-mail:emqhan@scut.edu.cn
About author:韩强(1963-)，男，教授，博士生导师，主要从事非线性力学研究．
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(11132002)

摘要/Abstract

摘要： 文中利用奇异摄动理论得到了深海管道 S-lay 铺设过程中的构型解析解，并研究了不同张紧力、水深以及海流力对管道构型及弯矩的影响．同时，采用有限元法对深海大直径管道铺设过程进行了数值仿真，并与奇异摄动解进行了对比和验证．理论结果表明:其他参数相同时，适当增大张紧力可使管道构型更平缓，对铺管有利;海水越深，管道的构型越陡，靠近海底处管道的弯矩峰值越大，对铺管不利;当管道受到与铺设方向相反的海流力时，海流力越大，靠近海底部管道弯矩的峰值越大，对铺管越不利．

关键词: S-lay, 薄壁管道, 奇异摄动, 解析解, 有限元法

Abstract: In this paper，the analytical solution of the pipeline during ultra-deep S-lay installation was obtained based on the theory of singular perturbation． Then，the effects of tension，water depth and current force on the pipeline's configuration and bending moment were investigated． Moreover，a numerical simulation of the pipeline installation was conducted by means of the finite element method，and the results were compared with the theoreti-cal singular perturbation solution． Theoretical results show that (1) a suitable increase in tension is good for the installation because it makes the pipeline configuration more flat; (2) deep water may result in steep configuration and large moment peak near the seabed，which is harmful to the pipeline installation; and (3) the current force has the same effect on the pipeline installation when it is opposite to the forward direction．

Key words: S-lay, thin-wall pipeline, singular perturbation, analytical solution, finite element method

韩强汪志钢张永强陶旭. 深海 S-lay 铺设大直径薄壁管道的奇异摄动分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(6): 116-121.

Han Qiang Wang Zhi-gang Zhang Yong-qiang Tao Xu. Singular Perturbation Analysis of Large-Diameter and Thin-Wall Pipeline During Ultra-Deep S-lay Installation[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2015, 43(6): 116-121.

[1]	陈艳峰, 陈生, 张波, 等. 分数阶Cuk变换器的瞬态和稳态特性分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(3): 1-12.
[2]	严洪立, 黄林南, 高跃明, 等. 表面肌阻抗混合信号的盲源分离电特性提取方法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(12): 142-150.
[3]	张喜德梁金志江佳霖. 中空玻璃板单向冷弯力学行为试验及数值研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2022, 50(1): 50-58, 68.
[4]	唐亮, 郑佳佳, 李文熙, 等. 人体腰椎生物力学模型及损伤参数敏感性分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(9): 94-106.
[5]	黄文强, 李卫, 毛飞宇, 等. 面接触应力分布与磨损分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(8): 91-101.
[6]	吴素珍何卫东张迎辉. RV传动机构用转臂轴承的受力及接触特性分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(6): 25-33.
[7]	吕爱钟李志雨. 平面双连通域稳态温度场的解析解[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(9): 9-17.
[8]	刘永财鲍益东胡庆婉陈文亮. 一种改进大步长静力隐式有限元接触搜寻算法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(7): 136-144.
[9]	张永强. 深水J-Lay 大直径薄壁管道的理论分析及数值模拟[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(8): 126-131.
[10]	吴家鸣鲁宇帆廖华卢立桦. 三用工作船与平台桩柱侧碰时船体结构的动力响应分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(8): 92-102.
[11]	方燕飞何军黄平. 基于光弹实验与有限元法的涂层/基体接触应力分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(5): 103-109.
[12]	林腾蛟王清谢言潘丽吕和生. 湿式摩擦离合器带排扭矩预测及影响因素分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(3): 29-35.
[13]	李明鸿万水蒋正文马磊. 波形钢腹板混凝土组合梁挠度计算的初参数法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(2): 66-74.
[14]	张红邓汉国姚小虎龙谦. 夹层玻璃抗爆设计W-R法研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(11): 119-126.
[15]	李春雷韩强刘义捷肖栋梁. 螺旋曲杆中导波传播特性的有限元分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2014, 42(8): 6-13,33.

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