立管的外直径为海床表面的剪切刚度为海床的剪切刚度梯度。极限吸力−−式中，为吸力因子。初始嵌入模式Ι式中，为与有关的无因次嵌入因子。基于浮体垂荡激励深海悬链线立管触地端动力响应特性工程物理学论文。提升模式点在特定时刻的嵌入深度，曲线为数值模拟给出的立管形状，实线和虚线分别为模型和线性模型结果。由图可以更直观的看出，线性模型结果中，立管在之后嵌入深度不再增加，模型的立管嵌入深度和嵌入速度均更为合理，与试验结果相比也更为吻合。图两种模型的位移变化曲线与试验结果对比图为个弯矩监测点的弯矩随循环次数的变化曲线，中部为试验结果，左侧和右侧分别为模型和线性模型模拟结果。无论是线性模型还是模型，在弯矩的量值方面与试验值相差不大，但是在变化趋势上，试验基于浮体垂荡激励深海悬链线立管触地端动力响应特性工程物理学论文嵌入因子。基于浮体垂荡激励深海悬链线立管触地端动力响应特性工程物理学论文。图为个位移监测点个周期下的位移变化曲线，中部为试验结果，左侧和右侧分别为模型和线性模型模拟结果。结果表明，模型能够给出较为合理的数值结果，并且相较线性模型与试验结果更为吻合。观察模型给出的数值结果可以发现，个位移监测点在个循环加载下嵌入深度逐渐加深，这与试验结果具有相同的规律，而线性模型模拟下，个位移监测点在循环次数大于次后嵌入深度便不再加深。出现这现象的根本原因在作用模式可分为初始嵌入线性提升管土部分分离管土分离和再次嵌入个部分。线性模型中的骨干曲线如式所示，由骨干曲线确定，的值由式确定−−−−图模型曲线图线性模型曲线式中为管土分离的最大距离因子为最大吸力出现位臵因子。数值模型管土作用模型模型是种非线性管土作用模型，其管土作用过程可分为种模式分别为初始嵌入阻力减小的提升吸力产生的提激励幅值越大，立管最大弯矩的绝对值越小。由于沟槽区域相当于立管悬垂段与拖地段之间的缓冲区，结合上述沟槽深度与激励幅值的关系，可以得出这样的规律顶端垂荡激励幅值越大，形成的沟槽就越深，从而立管的缓冲区越长，立管曲率变化就相对缓和，因此立管弯矩也就有所减小。图不同激励幅值弯矩比较总的来说，顶端垂荡激励幅值越大，则节点的位移幅值也越大，从而形成的沟槽就越深，沟槽发展速度也越快，同时最大弯矩的绝对值越小。提升模式，取式和中的较大值−−−定义沟槽深度增量，其中表示循环次数时刻沟槽最大深度，则表示静力模拟的沟槽最大深度。定义沟槽相对发展速度，值越大则说明个循环下的沟槽深度的相对增量越大，从而沟槽发展得越快。图和图分别为不同激励幅值下沟槽深度和沟槽发展速度对比情况。由图可以看出随着循环次数增加沟槽的深度不断增加，而图则表明沟槽发展速度随循环次数增加而逐渐减小。在相同的循环次数下，激励幅值越大，沟槽发展速度也越快。图不同激励幅值沟槽形状比较位移和弯矩位移响应的幅值较小，其对应的曲线范围也较小，没有出现土体吸力，同时其嵌入土体的速度比较缓慢而处的节点处于悬垂段到触地点之间，运动相对自由，所以位移响应的幅值较大，同时由于土体反力的存在，其位移波形的谷底较平坦，其对应的曲线完整，包括了阻力减小吸力产生和土体分离等部分，其嵌入土体的速度相较处的节点更快对于处的节点，由于未受到管土作用的影响，其位移响应遵循标准的正弦变化曲线。由于第类节点的管土作用模式最为复杂，嵌入土体深度较深且嵌入速度也较近节点的管土作用模式最为复杂，响应的非线性特征最为显著，立管嵌入土体的深度也较深端垂荡幅值越大或周期越小即顶端激励越剧烈，立管节点的位移响应幅值越大，形成的沟槽越长也越深，沟槽发展速度越快。顶端垂荡幅值对管土作用的影响效应相较垂荡周期更为显著。槽的发展速度在循环开始时较快，并且随着加载次数增加逐渐减小，沟槽逐步趋于稳定。着顶端垂荡幅值的增加，沟槽最深点出现的位臵略有向锚点靠近的趋势，这趋势在顶端垂荡周期变化时表现得不明显。槽是立管与海床之间的缓冲区域，小。这与不同幅值工况的结果类似，由于激励周期减小，沟槽的深度增加，从而立管曲率变化相对缓和，立管弯矩有所减小。图不同激励周期沟槽形状比较图沟槽最大深度比较图沟槽相对发展速度比较总的来说，顶端垂荡激励的周期越小，在同样的循环次数下，管土作用形成的沟槽就越深，沟槽发展速度也越快，而立管最大弯矩的绝对值越小。图处节点的位移变化曲线比较图处节点的曲线比较结论本文以梁单元为基础，利用用户自定义单元实现了基于模型的触地单元的数值建模，从曲线范围也较小，没有出现土体吸力，同时其嵌入土体的速度比较缓慢而处的节点处于悬垂段到触地点之间，运动相对自由，所以位移响应的幅值较大，同时由于土体反力的存在，其位移波形的谷底较平坦，其对应的曲线完整，包括了阻力减小吸力产生和土体分离等部分，其嵌入土体的速度相较处的节点更快对于处的节点，由于未受到管土作用的影响，其位移响应遵循标准的正弦变化曲线。由于第类节点的管土作用模式最为复杂，嵌入土体深度较深且嵌入速度也较快，因此下文将主要讨论顶端垂基于浮体垂荡激励深海悬链线立管触地端动力响应特性工程物理学论文，因此下文将主要讨论顶端垂荡激励对第类节点的影响。顶端垂荡激励幅值的影响选取垂荡激励周期，激励幅值个工况，进行对比分析。沟槽形状及其发展速度图为不同工况下沟槽发展过程，为循环加载次数，表示静力模拟的结果。顶端垂荡激励幅值越大，在相同的循环次数时形成的沟槽越宽越深。同时，激励幅值的工况对应的沟槽最深点的位臵分别为距锚点和处，即沟槽位臵略有向锚点靠近的趋势。基于浮体垂荡激励深海悬链线立管触地端动力响应特性工程物理学论文钢悬链式立管响应分析哈尔滨工程大学学报，陈振新，李捍平，李世强，等考虑非线性管土接触模型的钢悬链线立管触地区动态曲率分析海洋工程，常爽，黄维平，杨超凡非线性管土作用下钢悬链式立管动力响应分析中国海洋大学学报自然科学版，郑孟添，袁昱超，薛鸿祥，唐文勇浮体垂荡激励下深海悬链线立管触地端动力响应及沟槽发展研究振动与冲击，基金国家自然科学基金图不同时刻位臵图位移时历比较图曲线比较由图和图可知，由于处的节点始终紧贴着沟槽，位移受到约束，所越大，立管节点的垂向位移幅值也越大，从而节点曲线的范围也越大。与工况仅有极少时间立管受到海床吸力作用，而对于工况，由于曲线的范围大，立管受到海床吸力作用的时间也较长，使立管嵌入深度更深，这也导致顶端大幅值激励下沟槽较深且发展速度较快。图沟槽最大深度比较图沟槽相对发展速度比较图处节点的位移时历比较图处节点的曲线比较图为不同激励幅值下立管弯矩分布。顶端垂荡激励幅值越大，立管最大弯矩的绝对值越小。由于沟槽区域相当于立管悬垂段与拖地段槽的形成有助于减小立管弯矩，在顶端垂荡幅值和周期变化时，沟槽越深立管最大弯矩的绝对值越小。参考文献孟庆飞，黄维平，刘建军深水钢悬链式立管与浮式平台整体分析方法研究振动与冲击，孟丹钢悬链线输流立管顶部浮体激励非线性响应研究振动与冲击，王坤鹏，薛鸿祥，唐文勇基于海床吸力和刚度衰减模型的深海钢悬链线立管动力响应分析上海交通大学学报，白兴兰，黄维平，谢永和，等基于非线性海床刚度模型的钢悬链线立管动力响应分析振动与冲击，周阳，杨超凡，黄维平海床土刚度非线性进行了非线性管土作用过程的时域模拟。通过与试验结果进行比较，验证了建立的数值分析模型的有效性，并讨论了其相较线性模型的优势。最后探讨了立管顶端垂荡幅值及周期对沟槽发展立管位移及弯矩响应等的影响，得到以下结论图不同激励周期的立管弯矩比较论从沟槽发展还是位移及弯矩响应角度，采用非线性模型模拟管土相互作用均能得出较为合理的预报结果，并且相较传统线性模型更接近于试验观测情况，优势明显。管土相互作用过程中，立管的不同位臵处可能会有截然不同的动力响应，其中触地点荡激励对第类节点的影响。顶端垂荡激励幅值的影响选取垂荡激励周期，激励幅值个工况，进行对比分析。沟槽形状及其发展速度图为不同工况下沟槽发展过程，为循环加载次数，表示静力模拟的结果。顶端垂荡激励幅值越大，在相同的循环次数时形成的沟槽越宽越深。同时，激励幅值的工况对应的沟槽最深点的位臵分别为距锚点和处，即沟槽位臵略有向锚点靠近的趋势。图为不同激励周期下立管弯矩分布情况。可以看出，顶端垂荡激励周期越小，立管最大弯矩的绝对值也间的缓冲区，结合上述沟槽深度与激励幅值的关系，可以得出这样的规律顶端垂荡激励幅值越大，形成的沟槽就越深，从而立管的缓冲区越长，立管曲率变化就相对缓和，因此立管弯矩也就有所减小。图不同激励幅值弯矩比较总的来说，顶端垂荡激励幅值越大，则节点的位移幅值也越大，从而形成的沟槽就越深，沟槽发展速度也越快，同时最大弯矩的绝对值越小。图不同时刻位臵图位移时历比较图曲线比较由图和图可知，由于处的节点始终紧贴着沟槽，位移受到约束，所以位移响应的幅值较小，其对应基于浮体垂荡激励深海悬链线立管触地端动力响应特性工程物理学论文则表示静力模拟的沟槽最大深度。定义沟槽相对发展速度，值越大则说明个循环下的沟槽深度的相对增量越大，从而沟槽发展得越快。图和图分别为不同激励幅值下沟槽深度和沟槽发展速度对比情况。由图可以看出随着循环次数增加沟槽的深度不断增加，而图则表明沟槽发展速度随循环次数增加而逐渐减小。在相同的循环次数下，激励幅值越大，沟槽发展速度也越快。图不同激励幅值沟槽形状比较位移和弯矩图和图分别为不同激励幅值下处节点位移时历图和曲线图。顶端垂荡激励幅值取式和中的较大值−−−−−−式中与为模式开始时的土体反力与嵌入因子与为无因次参数。再次嵌入