基于向量式有限元的深水顶张力立管动力响应分析

李效民， 张　林， 牛建杰， 韩永庆， 郭海燕

(中国海洋大学 工程学院，山东　青岛　266100)

基于向量式有限元的深水顶张力立管动力响应分析

李效民， 张林， 牛建杰， 韩永庆， 郭海燕

(中国海洋大学 工程学院，山东青岛266100)

向量式有限元法亦称有限质点法是以向量式力学与数值计算为基础的一种结构行为分析的创新性方法。该方法将结构离散为一系列质点的集合，质点间采用单元连接，单元没有质量，只承受内力，质点的运动则直接采用牛顿第二定律来表达，采用中央差分的显式积分法求解质点群各时刻运动方程。首次将该方法应用于顶张力立管的动力行为分析中，采用平面弯曲杆件元模拟质点间的相互作用力，推导了立管质点运动公式，编制相应Matlab求解程序，计算了立管在海流、波浪作用下的动力响应特性并与基于传统有限元法的结果进行了对比分析，表明该方法在立管行为分析中的正确和有效性，并指出了该方法在处理其它立管形式行为分析中的优势。

向量式有限元(VFIFE)；有限元法(FEM)；向量式力学；顶张力立管(TTR)

顶张力立管(TTR)是各种形式的海洋立管中既可用于钻井、完井及修井又可以用于注水、生产等功能的立管，是油气勘探开发中必不可少的立管形式。近几十年来受到了国内外科技界和工业界的广泛关注，对其展开了深入研究。总体来说，研究分析主要集中在涡激振动、参数激励(稳定性)、顺流向振动响应研究等几方面，并采用理论分析、试验研究与数值模拟相结合的方式展开相关研究。……