文档介绍：(2)
NEWSIMPLE力学模型来确定埋海底管道屈曲变化
摘要:
在海底管道受到热载荷会产生轴向压缩载荷可使管道发生屈曲，导致失效。如果在设计不考虑纠正措施。埋管在各个方向位移约束，导致轴线上的高压缩载荷,使埋管道更容易失稳一个简单的模型，定义了机械的行为土壤由库仑提议,建立基于基于库仑摩擦定律的失效准则。失效发生在当材料内部发生平移面和粒子之间发生相对的刚体位移［12］。
在这个工况下，在没有自己的数据，推荐值的参数来自于DNVRPF110［1］和常见土壤属性根据Budhu［12］，使用。这些值粘土土壤是显示在表1。
FrictionDilatancy内聚力
TABLE1SOILPARAMETERS
angle0CohesionDensityq(P")(kg/m3)
28,0100,02100,0
ElasticitymodulusPoissonangle伞E(MP也)ratio*(血羞)
20,00,330,0
~~摩擦角/膨胀角
从数值计算的角度来看,土壤是一种非线性响应材料，剪切强度取决于正常的抗压应力,这意味着静水压力。屈服表面可以通过摩尔-库仑理论和取决于凝聚力的抗拉强度表示。
Ansys可用扩展Drucker-Praguer（EDP）模型中⑻，选择模型的土壤，因为它考虑了土的塑性行为。屈服和流量被定为线性函数（Eq5和6）,最简单的方法定义模型。
这个模型的参数计算（见表2）从表1开始计算。使用妥协锥近似莫尔库仑屈服曲面由王⑸提出的（Eq7和8）。
(7)
⑻
as—2sin帥）
P5=2血（$）
TABLE2EDPPARAMETERS
ElasticityModulusEPoissonDensityq
(MP?)rgniov%(卩甜
2Q0OJ11W>1』1』100』
内聚力q被视为材料的初始屈服应力6■-，是恒定值。意味着完全的塑性硬化行为。它给予土壤抵抗拉载荷［8］。考虑浮力作用则土壤密度降低。
用于EDP模型的硬化准则不能代替当土壤在测试实验中到达峰值力所表现出的应变软化。尽管如此
,在这工作,峰值力是以峰值摩擦系数为特点的，临界摩擦系数被使用,给出保守的峰值响应方法。
管和土壤几何模型使用壳体281和实体186单元,分别在Ansys属于典型单元⑻。土壤和管之间的交界面被定义为摩擦接触，摩擦系数”为=。凸起的屈曲面是关于垂直轴对称的平面。图2显示了这个问题的边界条件。
Pip
a)
Restrictednormaldisplacemenls
I限制iF常的付Ib)
Soil
土壤分布载荷模型
图Z数值模型的边界条件（完整的土壤模型-B）
对于分布式负载模型，在屈曲发生前，管道下的土壤对其支撑是必要的。弯曲的路径生成长度为100米的围拱，这保证了常曲率沿管道路线。最后进行了收敛性分析，网格配置是使用6份定义的周长。
屈曲力通过有限元法大挠度分析确定。通过使用埋管模型和分布式负载模型。获得了分布式负载模型是在与实际的埋管的屈曲行为相吻合（见图3）。
两个模型有相同的响应的增加对于隆起阻力和初始曲率。载荷随着初始曲率增加而减少，拱管的长度随着初始曲率的提高而增大。这样的行为使响应系统是独立于边界条件在管两端，由于屈曲拱比模型长度小。
20
15
A
A
a
10
[]
5
0
0
0,05
0,15
r
=1
=1
=——=L5
两种模型—埋管和分布载荷下的管道对比
在经典的欧拉屈曲模型中，梁的长度是非常重要的。这里存在的横向负载相反方向的变形,产生了明显的响应。这种行为将会在下一节研究。数值模型的良好的吻合性使得开发一个简单的机械模型来代表埋管道屈曲现象成为可能。
机械管道模型：
埋管道失稳的力学模型基于以下假设:
管直径和厚度保持不变，这意味着管束属性是常数，管道材料为线性弹性。
管道上的分布载荷应该是连续的，虽然真正的土壤覆盖深度和成分的变化对抬升阻力有影响。
横向和向下屈曲模式被忽视因为在这些方向较土壤限制作用比较大。
最初的结构是被假设为正弦波,对于任何形状的小曲率是一个良好的近似法，
梁落在地面上,当轴向载荷被施加前,给予支撑横向负载。
图4显示了一个示意图来解决的问题。一个埋管道问题可以简化和建模为简支梁在连续分布载荷作用下。分布负载的大小由埋管的浮重和土壤覆盖层的垂直上升阻力的大小确定。
由于屈曲问题是一个不稳定的问题，屈曲隆起使用这种方法来解决，在一个更好的方法处理初始管配置。
埋管的变形形状相似于欧拉屈曲梁。因此,