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海洋立管系统是海洋油气浮式钻采系统的关键组成部分,但也是薄弱易损的构件之一。立管的整体动力响应是影响平台正常、安全作业的重要因素,关于这方面的研究也是工程界和学术界研究热点。本文依托于国家863项目“顶张紧式立管(TTR)设计与安装关键技术研究”,针对一种适用于张力腿平台(TLP)的顶张紧式立管(TTR),研究其非线性动力分析实现方法,并利用有限元软件ABAQUS/AQUA对其进行数值仿真。本文基于随机波浪理论,采用线性叠加法对随机波浪谱进行时域模拟,并根据随机波时域模拟的结果结合目标TLP平台振幅响应算子(RAOs)计算得出TLP平台的纵荡运动时间历程曲线。同时,采用时域计算方法,计算立管波浪飞溅区和立管下部区域在波浪以及平台联合作用下的非线性动力响应,计算过程中考虑了立管几何非线性与大变形的影响。此外,本文还研究了目标TTR在百年一遇极端海况下的动力响应情况,重点分析了立管中的等效应力水平,弯矩,立管纵向变形及横向变形等。在此基础之上,本文进一步研究分析了影响TTR非线性动力响应的几个重要参数:顶部张力因子(ttf),TLP平台位移以及海流等,并研究了这些参数对TTR动力响应的敏感性问题。分析结果表明:立管的动力响应受顶部TLP平台水平位移以及ttf的影响较大,且随着立管顶部张力的增加,立管的变形逐渐变小,但是顶张力的增加显著提高了立管内部的等效应力。TTR立管顶部的应力水平,随着ttf矽的增大而增大,底部的应力水平却随着ttf的增大而减小,立管系统设计时应着重于寻求立管上下端的应力平衡点。工程应用中对应不同工况下,应设置不同的ttf;平台位移、海流对立管动力响应都有一定的影响,其中平台位移影响最大,波浪的影响仅仅局限于立管的上部波浪飞溅区,海流则对全管均有影响。