ABAQUS培训讲义教案立管动力学分析

ABAQUS培训讲义教案立管动力学分析 CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE立管动力学分析CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE L1.2简介?从海底伸出的管道受到多种类型的载荷自重、浮力、内部和外部的压力、由于波浪导致的摆动载荷、水流的拖曳、表面停泊设备的拉伸力等等从海底伸出的管道受到多种类型的载荷自重、浮力、内部和外部的压力、由于波浪导致的摆动载荷、水流的拖曳、表面停泊设备的拉伸力等等?这些载荷下的立管的响应是相当复杂?立管（深水立管）较长导致分析难度增大?使用American PetroleumInstitute用于比较立管分析的条件进行分析(API BULLETIN2J,1977)，计算的结果同发表的文章进行了比较CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE L1.3几何和模型?总长463.3米?水下448.1米?外径405mm，壁厚15.88mm?材料为钢E=206.8GPa，密度，密度:11508.685kg/m3注没有进行网格收敛性分析，所以很有可能需要更多的单元才可以精确的计算立管中的应力注没有进行网格收敛性分析，所以很有可能需要更多的单元才可以精确的计算立管中的应力CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE L1.4载荷?自重2575N/m(176.36lb/ft)*DLOADPIPE,PY,-176.36?顶部拉伸力2.224MN(5E5lb)*CLOAD1,2,5.E5?拖曳载荷通过线性变化的分布速度施加海平面，速度为0.257m/s；在立管根部，速度为零；在立管根部，速度为零*AQUA0.,1470.,32.2,1.9820.,0.,0.,0.0.844,0.,0.,1470.CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE L1.5载荷?Morison方程的系数如下横向拖曳系数(Cd)0.7，且向拖曳系数(Ct)0.0，横向惯性系数(Cm)1.5?拖曳计算的有效外径为0.66m(2.167ft)*DLOADPIPE,FDD,1.,2.167,0.7,1.PIPE,FI,1.,2.167,1.5,0.5?波峰到波谷的高度为6.1m(20ft)，在水面传播的周期为9秒。 *WAVE,TYPE=AIRY10.,415.108,-54.026,1.*WAVE,TYPE=AIRY,WAVE PERIOD10.,9,-54.026,1.注在AQUA模块中，用户子程序UWAVE可以自定义波的形式。 为了说明这项功能，本例中比较了直接利用程序自带的和定义可以自定义波的形式。 为了说明这项功能，本例中比较了直接利用程序自带的和定义UWAVE计算的结果。 CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE L1.6边界条件?立管的底部采用简支边界条件*BOUNDARY11,1,2?顶部施加两个预定义的运动边界条件立管垂直位置13.716m(45ft)的偏置和相对静态构型的正弦运动。 的偏置和相对静态构型的正弦运动。 *BOUNDARY,USER1,1CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE L1.7分析步?分析由两步组成?第一个静态分析步实现顶部拉伸和立管的垂直偏置。 ?第二个分析步为动力学分析步,时长18秒。 CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE L1.8结果和讨论?将立管移动到偏置位置并施加静态载荷的初始静态分析步由八个增量步组成。 第一个增量步比后面的增量步需要更多的迭代，这是这类问题的典型特征立管初始为无应力状态，因此是高度柔软的。 在施加部分载荷后，轴向拉伸使得系统变得稳定，收敛得更快。 将立管移动到偏置位置并施加静态载荷的初始静态分析步由八个增量步组成。 第一个增量步比后面的增量步需要更多的迭代，这是这类问题的典型特征立管初始为无应力状态，因此是高度柔软的。 在施加部分载荷后，轴向拉伸使得系统变得稳定，收敛得更快。 ?静力学分析步之后，立管顶部相对垂直位置偏移1.17。 这个值同API BULLETIN2J (1977)公布的1.20非常接近。 立管基础部分的角度为2.48，公布角度为，公布角度为2.55。 两者的差别网格的粗糙。 CopyrightxxABAQUS,Inc.Introduction toABAQUS/CAE L1.9结果和讨论?动力学分析计算了结构18秒的相应。 一般地，每个时间增量步需要一次平衡迭代。 头几个增量步的半步长残值为秒的相应。 一般地，每个时间增量步需要一次平衡迭代。 头几个增量步的半步长残值为178MN的量级，最后增量为4.4kN量级。 这是典型的结果初始时结构中含有许多高频组分，因此会有比较大的半步长残值。 随着分析的进行，流体的拖曳耗散这些量级。 这是典型的结果初始时结构中含有许多高频组分，因此会有比较大的半步长残值。 随着分析的进行，流体的拖曳耗散这些“噪声”，解变得更加平滑，半步长残值也随之下降。 ，解变得更加平滑，半步长残值也随之下降。 视频剪辑Copyrig