【摘 要】
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防弯器安装在柔性立管与浮体的连接处,以防止柔性立管的过度弯曲和疲劳损伤累积。然而,面对着恶劣的海洋环境,防弯器的疲劳损伤问题尤为突出,因此,开展对防弯器的运动状态监测,并据此进行疲劳寿命评估,对我国深海油气田安全运营和海洋环境保护具有重要意义。本文将基于柔性立管防弯器运动监测数据,开展防弯器的疲劳寿命分析研究,主要研究工作如下:（1）柔性立管防弯器运动监测数据的处理应用四元数法对防弯器瞬时运动姿态
【基金项目】
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2018年国家重点发计划项目“深海结构物监测集成技术研究”；
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防弯器安装在柔性立管与浮体的连接处,以防止柔性立管的过度弯曲和疲劳损伤累积。然而,面对着恶劣的海洋环境,防弯器的疲劳损伤问题尤为突出,因此,开展对防弯器的运动状态监测,并据此进行疲劳寿命评估,对我国深海油气田安全运营和海洋环境保护具有重要意义。本文将基于柔性立管防弯器运动监测数据,开展防弯器的疲劳寿命分析研究,主要研究工作如下:（1）柔性立管防弯器运动监测数据的处理应用四元数法对防弯器瞬时运动姿态角进行更新,采用四阶龙格库塔法求解四元数微分方程组,结合坐标变换矩阵和四元数旋转矩阵求解瞬时姿态角,剔除重力加速度,得到运动加速度。然后,应用MATLAB软件,通过FFT在频域计算监测点三个方向的位移。（2）柔性立管防弯器的力学性能分析柔性立管防弯器在受载荷作用下,防弯器会出现大变形和接触非线性问题。为此,采用ABAQUS有限元软件,考虑大变形和非线性接触,建立柔性立管防弯器力学模型,通过输入处理后的监测位移载荷数据,计算其危险截面应力分布。（3）柔性立管防弯器的疲劳寿命分析通过防弯器危险截面应力分布,结合聚氨酯材料的应力-应变拉伸试验曲线,采用四次多项式拟合了防弯器的应力-应变解析式,得到其危险截面的等效应力分布情况。结合防弯器材料的ε-N疲劳试验曲线结果,计算危险截面的疲劳寿命。
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