海洋柔性管纜防彎器連接結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)優(yōu)化

石鴻毅，陳金龍，岳前進(jìn)，陳琰霏，盧青針

(大連理工大學(xué) a.海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；b.盤錦產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，遼寧 盤錦 124221)

0 引 言

防彎器在海洋工程領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用[1]，在位的柔性管纜需要維持一定的線型[2-4]，在其過度彎曲段安裝防彎器可有效補(bǔ)償柔性管纜局部彎曲剛度并維持線型[5-6]。防彎器通常是一種類似于錐體的結(jié)構(gòu)，由于需要與海上平臺或風(fēng)機(jī)樁體進(jìn)行連接[7]，防彎器通常都有一個金屬連接結(jié)構(gòu)嵌入聚氨酯彈性體主體結(jié)構(gòu)中，以實(shí)現(xiàn)防彎器與外部結(jié)構(gòu)的固定連接。

目前，針對海洋管纜防彎器的研究大多聚焦于防彎器主體部分的分析。主體部分材料聚氨酯彈性體的本構(gòu)關(guān)系對防彎器彎曲剛度影響較大[8]，考慮材料本構(gòu)非線性[9-10]相較于線彈性簡化模型[11-14]會使防彎器主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更精確。前人針對防彎器的幾何參數(shù)與材料研究相對成熟，但在進(jìn)行有限元分析的過程中，往往忽略和簡化防彎器的連接結(jié)構(gòu)。在工程應(yīng)用中，連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，未對其進(jìn)行深入研究。防彎器連接結(jié)構(gòu)失效發(fā)生的原因之一就是沒有對連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分分析，幾何參數(shù)設(shè)計(jì)不夠保守。防彎器的連接結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，除了連接結(jié)構(gòu)嵌入深度的影響[15]外，其他幾何參數(shù)也對防彎器整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力和海纜曲率產(chǎn)生一定影響，需要對各幾何參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析。

為建立對防彎器連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)分析的方法，以柔性海纜為例，在建立包含……