钢悬链线立管全尺寸共振弯曲疲劳试验系统与模态分析

来源：振动与冲击杂志2024年第20期北京时间：

作者：徐泽鑫，安晨，谢智，张吉祥，林方坚

单位：1.中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院，北京102249；2.里约热内卢联邦大学阿尔韦托•路易斯•科英布拉工程研究学院海洋工程系，里约热内卢21941-972；3.2H海洋工程有限公司，伦敦GU21 6HJ

摘要：钢悬链线立管（SCR）作为支撑海上平台和其他关键设备的重要组成部分，在极端的海洋环境中长时间服役运行时，其结构完整性和安全性至关重要。为确保SCR立管在恶劣环境下的安全运行，对立管进行共振弯曲疲劳试验研究成为必要的评估标准，同时也为后续立管疲劳寿命预测和失效分析提供基础。本文针对两种特定型号的SCR立管，推导并求解不同约束条件下的共振系统的固有频率与振型函数，分析管道长度、管道壁厚、偏心块和配重块质量对共振系统固有频率的影响；在此基础上开展不同特定工况下的全尺寸共振弯曲疲劳试验，同时对SCR立管在全尺寸共振弯曲疲劳试验系统中不同跨距及内压的振动响应特性进行了模拟。结合理论分析、有限元计算和共振弯曲疲劳试验结果，发现管道长度和两端的配重约束是影响共振系统一阶固有频率的重要参数，特别是在管道长度较短和壁厚较薄的情况下，影响更为显著。此外，注水加压和跨距增加会降低共振系统的固有频率，支撑跨距越短，系统的固有频率越大。以上分析结果为SCR立管的共振弯曲疲劳试验系统结构设计和试验方案优化提供了重要的参考依据。<br>

关键词：钢悬链线立管；共振弯曲；疲劳试验；固有频率；全尺寸；模态特性