[发明专利]一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法

说明书

本发明公开了一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，涉及数值模型分析技术领域，该方法针对海洋柔性管道的多层复合结构层间相对滑移提出一种直观、高效的测量分析手段，通过矢量计算的方法基于参考点的位置变化确定相对滑移距离和相对滑移方向以描述局部位置的相对滑移形态，进而实现对海洋柔性管道多层结构的层间整体相对滑移形态的系统性描述，该方法具有计算成本小、操作便利、描述方法直观的特点，可适用于海洋柔性管道及其他类似多层复合结构的层间相对滑移形态测量分析，具有较大的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及数值模型分析技术领域，尤其是一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法。

背景技术

海洋柔性管道是应用于海洋油气开发的重要输运装备，具有多层复合的特殊结构形式，导致其在作用过程中不同层间将产生层间挤压、摩擦、滑移等复杂响应情况，精确测算分析管道的层间滑移形态是减小设计余量，有效节约设计和生产成本的关键点。

目前主要通过有限元分析方法来根据空间位移计算对层间滑移进行直接分析，但由于管道层间接触面多为曲面结构形式，因此很难通过三维空间计算结果对层间的相对滑移形态进行直观的描述。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，本发明的技术方案如下：

一种海洋柔性管道层间相对滑移形态确定方法，该方法包括：

在海洋柔性管道的第一结构层上选取第一参考点以及位于第一参考点的预定范围内的第一辅助参考点；

将第一参考点向海洋柔性管道的第二结构层作法向投影得到对应的第二参考点，将第一辅助参考点向第二结构层作法向投影得到对应的第二辅助参考点，第二结构层是第一结构层的相邻层且两个结构层之间的间距小于预定间距；

在第一结构层和第二结构层发生相对滑移时，确定第一参考点滑移后的第一滑移点、确定第二参考点滑移后的第二滑移点、确定第二辅助参考点滑移后的第二辅助滑移点；

基于第一参考点、第二参考点、第一滑移点和第二滑移点在同一虚拟坐标系下的坐标值进行矢量计算确定第一滑移点与第二滑移点之间的滑移矢量的模得到两个结构层在第一参考点处的相对滑移距离；

在虚拟坐标系下进行矢量计算确定第二滑移点和第二辅助滑移点之间的空间位置矢量，计算滑移矢量和空间位置矢量之间的夹角得到两个结构层在第一参考点处的相对滑移方向；

根据在第一结构层上多个测量目标位置处设置的第一参考点处的相对滑移距离和相对滑移方向确定两个结构层之间的整体相对滑移形态。

其进一步的技术方案为，在海洋柔性管道的第一结构层上选取第一参考点，包括：为描述层间滑移形态，根据第一结构层的结构在第一结构层上选取至少两个第一参考点。

其进一步的技术方案为，第一结构层为海洋柔性管道的管道螺旋结构层，则根据第一结构层的结构在第一结构层上选取至少两个第一参考点，包括：

沿着管道螺旋结构层的螺旋线走势选取至少两个第一参考点。

其进一步的技术方案为，第一结构层为海洋柔性管道的管道螺旋结构层，则在海洋柔性管道的第一结构层上选取第一辅助参考点，包括：

在管道螺旋结构层的螺旋线走势方向上选取第一辅助参考点。

其进一步的技术方案为，在第一参考点的预定范围内，第一参考点对应的滑移矢量和空间位置矢量在误差范围内共面。

其进一步的技术方案为，基于第一参考点、第二参考点、第一滑移点和第二滑移点在同一虚拟坐标系下的坐标值进行矢量计算，包括：

计算第一参考点与第一滑移点之间的矢量确定第一参考点至第一滑移点的第一绝对位移空间矢量；