能源的需求量一直在稳步增加,在陆地油气资源快速消耗的当下,深海油气开发越发重要,立管作为海洋油气开发的重要构件,也逐渐出现了多种构型来应对不同海况。深海中,为了避免自由悬链线型立管可能出现的疲劳问题,出现了一种缓波型立管,这种立管通过在中间部位加浮子段,降低立管的疲劳损伤。而单浮子段的缓波型立管存在着局部张力或者弯矩过大的情况,并且有着位型拱起过高等问题。针对单浮子段的缓波型立管存在的这些问题,本文对多浮子段的缓波型立管进行了静/动力分析以及疲劳分析。 本文通过数值分析方法对深水缓波型立管进行了响应特性以及疲劳寿命研究,主要研究内容如下: (1)采用自编软件对深海多浮子段缓波型柔性立管进行响应特性研究。分析基于Fortran通过向量式有限元法(VFIFE)建立了缓波型立管的数学模型,并且通过改变浮子段的数量、浮子段的间距、浮子段的单位浮力、部分浮子段的浮力损失、海流的速度、浮子段的位置对多浮子段的缓波型立管进行静力计算,分析上述条件的改变对静力平衡状态下的缓波型立管的影响;并在实际海况下模拟出悬挂点垂荡激振,对悬挂点垂荡激振下的多浮子段缓波型立管开展响应特性研究,分析了管段中部的最大弯矩、悬挂点处的最大有效张力以及速度分量的整体动态分布变化。 (2)基于自编软件对浮子段浮力持续损失的深海缓波型柔性立管进行向量式有限元分析。通过改变浮子段的数量以及浮子段浮力损失速度分析了缓波型立管位形的变化情况以及立管的顶部有效张力,对现实环境中可能发生的浮子段损坏现象进行模拟分析。 (3)基于商业软件OrcaFlex对深海缓波型立管进行疲劳分析。此缓波型立管具有抗弯器、压载水段、多浮力段、夹紧器和张力腿,建立正常环境荷载下,极限荷载下以及不规则波下的深海缓波型立管数学模型,对立管的整体疲劳寿命以及最大疲劳点的有效张力和弯矩情况进行研究。为现实中的深海缓波型立管的设置提供借鉴。