基于向量有限元的深水管道屈曲行为分析

• 作者: 李振眠 余杨 余建星 赵宇 张晓铭 赵明仁
• 来源期刊: 工程力学
• 关键词: 管道结构 屈曲行为 向量式有限元 空间壳单元 压力舱试验
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 其他工程学科|OTHER ENGINEERING DISCIPLINES
• 页码范围: 247-256
• 页数: 10页
• 分类号: TU312+.1|P756.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.0357

摘要

局部屈曲破坏是深水管道运行的最大安全问题之一.采用创新性的向量式有限元方法(VFIFE)分析深水管道结构屈曲行为,推导考虑材料非线性的VFIFE空间壳单元计算公式,编制Fortran计算程序和MATLAB后处理程序,开展外压下深水管道压溃压力和屈曲传播压力计算、压溃和屈曲传播过程模拟.开展全尺寸深水管道压溃试验,进行深水管道压溃压力和压溃形貌分析,对比验证了VFIFE、试验、传统有限元方法(FEM)得到的结果.结果表明:VFIFE能够直接求解管道压溃压力和屈曲传播压力,模拟管道屈曲和屈曲传播行为,计算结果符合实际情况,与压溃试验、传统有限元方法符合较好,并具有不需特殊计算处理、全程行为跟踪等优势,可以为深水管道结构屈曲行为分析提供一套新的、通用的分析策略.