海底管道弯矩—曲率形式的Ramberg-Osgood方程参数计算.pdf

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1、第26卷第6期2011年12月中国海洋平台CHINAoFFSHOREPLATF()RMV01．26No．6Dec．。2011文章编号：1001—4500(2011)06—0016—05海底管道弯矩一曲率形式的Ramberg—Osgood方程参数计算白宁1’2”，赵冬岩2(1．天津大学建工学院，天津300072；2．海洋石油工程股份有限公司，天津300451；3．中国海洋石油研究中心，北京100022)摘要：Ramberg—Osgood方程在海洋工程中常用于描述钢材的弹一塑性本构关系。给出了弯矩一曲率形

2、式的Ramberg—Osgood方程参数的详细计算过程，并详细描述了完成这一转换过程的计算程序编制流程。关键词：Ramber-Osgood方程；本构关系；最小二乘法中图分类号：TE54文献标识码：AParametersCalculationofRamberg—OsgoodEquationinMoment—curvatureFormforOffshorePipelineBAINin91’2’u．ZHAODong—yan2(1．SchoolofCivilEngineering，TianjinUnivers

3、ity，Tianjin300072，China；2．OffshoreOilEngineeringCo．，Ltd．，CN00C，Tianjin300451，China；3．CNOOCResearchCenter，Beijing100022，China)Abstract．Ramberg‘。Osgoodequationiswidelyusedinoffshoreengineeringtodescribee——lasticity—plasticityconstitutiverelationshipforste

4、els．ThedetailedparameterscalculationprocessforRamberg—Osgoodequationinmoment—curvatureformisprovidedinthispaper，aswellasprogramflowchartusedforthetransformation．Keywords：Ramherg—Osgoodequation；constitutiverelationship；leastsquaresmethodO前言在海底管道铺设过程中，通常使

5、用非线性有限元分析软件来完成管线的应力应变分析工作。进行应力应变分析工作，首先需要确定的是管道材料的本构关系。随着铺管作业日益向深水发展，受材料和作业条件的限制，铺设中的海底管道不可避免地会发生塑性变形，为了更精确地描述管道材料在发生塑性变形状态下的本构关系，就需要使用非线性本构方程。Ramberg—Osgood方程形式简单，也能够较好地模拟材料的塑性变形行为，因此在工程中得到了广泛的应用。Ramberg—Osgood方程的本来形式是描述材料的应力和应变之间的关系，但是在铺管分析计算中，直接使用到的是

6、材料的弯矩一曲率关系，这就需要把Ramberg—Osgood方程的应力一应变关系转换成其弯矩一曲率关系。由于在转换过程中，涉及N--分法求解、数值积分和最小二乘法等算法，需要耗费可观的计算时间，因此一般的商用铺管分析软件都不会提供Ramberg—Osgood方程的形式转换功能，而是要求用户直接给出弯矩一曲率关系形式的Ramberg—Osgood方程参数。在国内，对海底管道正常铺设状态下Ⅱ~33以及收弃管状态[4]下的力学行为分析较多，但是对弯矩一曲率关系形式的Ramberg—Osgood方程参数的计算

7、方法未收稿日期：2010—07-05作者简介：白宁(1980一)，男，博士。第6期白宁，等海底管道弯矩一曲率形式的Ramberg—Osgood方程参数计算见有文献论述。基于以上事实，有必要总结出将Ramberg—Osgood方程从一般的应力一应变形式转换成弯矩一曲率形式的方法，并开发出简单易用的转换软件工具，这必定会为海底管道铺设的前期设计工作提供很大的方便。本文给出了详细的转换算法、开发出了便捷的转换工具并列出了其详细流程。1Ramberg—Osgood方程的两种形式应力～应变形式的Ramberg—

8、Osgood方程为三：三+口(三)4(1)￡，oyd，式中：e为应变；口为应力；盯，为屈服应力，其中盯，是仅与材料相关的常数，一般情况下很容易通过各种材料特性数据库查得，常见管道规范中的SMYS即指此量，即o=SMYS；e，为屈服应变，￡，的定义为￡，一a,／E，其中E为材料的弹性模量。a，卢是材料常数，也容易从各种规范以及材料特性表中查到。表1给出了几种管道常用钢材的SMYS、口、p、E等常数。表1管道常用钢材的特性参数等级SMYS(MPa)d卢E(G