《表1 管道参数：浮力装置触发深海管道水平向整体屈曲效果的数值模拟研究》

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《浮力装置触发深海管道水平向整体屈曲效果的数值模拟研究》

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分布式浮力装置是通过固定装置将浮力块体附着在管道上，达到减小管道有效重度的效果，使得管道与地基土体的接触力减小。附加额外浮力的管道受到的土体约束力降低，使其临界整体屈曲荷载有所下降。本文采用ABAQUS/Standard解算器中的隐式动力算法模拟带浮力装置管道的水平向整体屈曲。由于管道的横向屈曲变形过程缓慢，整个变形过程中动力效应较小，因此选用隐式动力算法中的准静力分析。模拟中管道长度为2 000 m，采用S4R单元模拟，轴向网格长度为1 m，管道横截面划分12个网格，土体采用C3D8R单元模拟，由于主要变形段为管道中点附近的部分区域，因此土体网格轴向长度由中间向两端逐渐增大，最小网格轴向长度为1 m，最大网格轴向长度为3 m。管道与土体采用摩擦接触，接触中弹性滑动距离为0.01 m，在管道中点处设置初始缺陷。模拟中通过减小部分管道的有效重度来模拟分布式浮力装置所产生的附加浮力对管道的影响，如图1所示。模拟中，约束管道两个端点处的横向和轴向变形，约束海底土体四周的横向位移，并限制土体底面所有方向的位移。管道参数如表1所示。