《表1 柔性立管与弯曲限制器材料参数》

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《海洋柔性立管弯曲限制器非线性建模及参数敏感性分析》

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弯曲限制器的基本原理是，在外力作用下，当弯曲限制器达到锁死状态后，其将由可变形结构变成刚性结构，从而限制包含其中的立管继续弯曲以避免立管发生破坏失效。由于立管与弯曲限制器均为柔性结构，在服役期间受重力、浮力、张力等外荷载影响下，几何形态将不断变化，因此须考虑大变形以及接触非线性过程。具体过程将通过有限元法进行数值模拟分析。根据API规范建立弯曲限制器与立管组合结构的简化三维模型，采用实体单元进行模拟。针对立管与弯曲限制器之间、相邻弯曲限制器之间存在的接触，采用罚函数进行约束，设置相邻接触面均为面面接触，取摩擦因数为0.1[9]。为便于观察模型中部应变及应力，模型建立时将模型沿中心轴截开，并在前端平面设置固定端约束，在截平面设置径向位移与转角约束，弯曲限制器和立管的有限元模型如图2所示。弯曲限制器材料为聚氨酯，考虑其本构关系为线弹性材料，柔性立管与弯曲限制器的材料参数[10]如表1所示。