深海脐带缆耦合等效模型及随机性优化设计研究

项目名称： 深海脐带缆耦合等效模型及随机性优化设计研究

项目编号： No.51379005

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 水利工程

项目作者： 杨和振

作者单位： 上海交通大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 研究深海脐带缆耦合等效模型和基于超模型的可靠度优化设计方法。弯曲加强器是安装在油气开采“生命线”的脐带缆顶部与平台连接的关键设施，由于受到波浪、流以及平台运动而易产生疲劳破坏，危及油气安全生产。同时时域疲劳分析中存在诸多不确定因素，且减小其体积不仅降低制造成本也利于安装。此外，弯曲加强器的结构动力非线性以及随机性特性，使得疲劳可靠度优化设计运算量极大，研究提出基于超模型的疲劳可靠度优化设计方法意义较大。首先建立脐带缆耦合等效整体模型，接着对弯曲加强器材料疲劳性能试验得到疲劳曲线；然后对弯曲加强器进行疲劳分析；考虑疲劳概率性约束，进行基于超模型的疲劳可靠度优化设计分析，最终实现满足一定安全可靠度的、成本最低的弯曲加强器设计，并且进行相应的疲劳测试实验验证优化方案。本项目的研究将为深海脐带缆设计提供新的途径和方法，为我国深海资源开发的水下脐带缆系统提供科学依据和技术保障。

中文关键词： 脐带缆；优化设计；立管；参量共振；管线

英文摘要： A coupled element method for the umbilical global dynamic analysis and a metamodel methodology for fatigue reliability based design optimization is proposed for the design of deepwater umbilical bending stiffener. Umbilicals are “life lines” for oil produ

英文关键词： Umbilical；Optimization design；Riser；Parametric resonance；pipeline