手机直线：
咨询热线：0571-56211150
海底管道是海洋油气开采与储运系统的重要组成部分，其铺设施工的重要环节是将管道安全拖运至预定海域。管道在拖运过程中易受风、浪和流的作用，加之管道长几百米，因此，为确保管道安全，分析管道在拖运过程中的强度极其重要。目前专业的管道分析软件有Offpipe和Autopipe，但尚无基于商业软件ANSYS的专用模块，海面浮拖海管过程的有限元分析方法，尚未包括在商业软件中。以ANSYS为基础，利用其二次开发语言，定制用户界面和宏文件，将复杂繁琐的GUI界面操作封装成用户自己的程序，形成专一的工程分析程序。用户只需在对话框中输入所需的参数，系统将通过已编制的宏文件自动完成浮筒配置、载荷施加、边界约束、求解计算、应力校核和结果输出。对于不同的分析，只需要改变相关参数，从而避免重复操作，提高了分析效率。
将海洋管道在陆地预制场焊接为一定长度的管段，涂敷防腐层后，用起吊装置将预制管道吊至与之平行的滑道上，再将浮筒按一定间距绑扎在管道上，选择在风平浪静的时候用拖船将管道拖运下水。管道被拖运至目的地后，潜水员将浮筒逐个释放，使管道沉至海管道下水后需要借助浮筒提供的浮力调节管体的受力状态，使其漂浮在水面，为防止管道下沉，系绑于管道上的各浮筒所提供的有效浮力之和应大于管道的实际负浮力。为减小浮拖阻力，浮筒分三段配置，首尾两段浮筒间距比中间段浮筒间距小，确保管道两端的浮力大于中间的浮力。
浮拖时管道全部没入水中，浮筒露出水面很少，风载荷可忽略不计，主要考虑的环境载荷为波、流载荷，此外尚需考虑流体阻力及所有拖船的拖带力。管道上的波流力依莫里森方程计算。认为水与管道间的相当管道在静水中处于平衡状态时，每个浮筒对管道提供向上的定常浮力，该浮力用垂直向上的力F表示。但是在波浪中拖运时一，浮筒提供的浮力发生变化，管道向上运动时一浮力减小，管道下沉时一浮力增加，该变化的浮力由弹性力表示。因此，浮筒在竖直方向上对管道的作用通过集中力F与弹性力共同模拟，弹性力相当于对管道施加弹性支撑，管道在浮拖过程中一般采用首尾和侧拖轮。侧拖轮的拖力用于平衡侧向水流，抵消波浪和海流在侧向对管道的载荷，限制管道产生过大水平弯曲变形。本程序在拖缆位置，设置简支约束。
主菜单控制通过修改ANSYS安装目录下的UIMENU.GRN文件来实现。在菜单块MENUROOT中添加Men_myproject；对话框控制通过修改ANSYS安装目录下的UIFUNC2.GRN文件来实现。成功实现菜单到对话框的连接后，通过“InputRealconstant"，弹出参数输入对话框。APDL语言是一种解释性的文本语言，它可以将GUI操作全部解释成文本，实现实体建模、定义材料属性、定义实常数、划分网格、定义载荷和边界条件、分析控制和求解以及后处理的全过程[fs70将全部有限元分析过程用APDL写进float.mac文本文件。mac文件统一存放在ANSYS安装目录下的APDL文件夹中，通过对话框直接调用该mac文件。本例中，通过Cal命令实现对话框对mac文件的调用，通过*GET命令实现mac文件中变量的赋值，即将对话框中的输入数据赋给mac文件中的变量。
算例管道长450m，外管直径559mm，外管壁厚17.5mm，外管密度7850kg/m3，外管弹性模量2.07Xe11Pa，外管泊松比0.3，内管直径406.4mm，内管壁厚15.9mm，内管密度7850kg/m3，内管弹性模量2.07X109Pa，内管泊松比0.3，保温层密度50kg/m3，保温层厚度50mm，外防腐层密度940kg/m3，外防腐层厚度2.8mm，浮筒长度2m，浮筒直径900mm，有效浮力1000kg，波高0.8m，周期6s，海流速度1m/s，海流方向与波浪入射方向一致，波流力垂直于拖带方向，拖轮速度2m/s。利用强度分析程序进行计算。
利用ANSYS提供的二次开发工具完成了程序界面的设计，将海洋工程中管道漂浮拖运过程的强度分析做成一个专一的程序模块，内置于ANSYS菜单，方便海洋管道浮拖强度分析，提高了计算效率。建模、加载、计算、校核及输出全部实现参数化，同时为后续的模块升级奠定了基础。另外，由于ANSYS具有良好的开放性，提供了与多种软件的接口，因此，也可以结合其他软件，比如VB等，对ANSYS进行联合二次开发，以得到更具专业性、功能更强大的管道拖运分析程序。
专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.vwnkzix.cn，转载请注明出处和相关链接！