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深海立管设计与力学分析基础


作者:
康庄 马刚 孙丽萍
定价:
61.00元
ISBN:
978-7-04-052438-3
版面字数:
770.000千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
1900-01-01
读者对象:
高等教育
一级分类:
力学类
二级分类:
力学专业课程
三级分类:
其他专业课

本书为哈尔滨工程大学“ 三海一核” 特色项目精品系列教材之一。我国在深水油气资源的勘探开发方面起步较晚,深水立管的设计研发缺乏相应的工程技术经验,本书的编写具有一定的指导意义。本书力求将基础理论和工程应用相结合,综述性和专业性相结合,对深水立管设计这门课程的基本概念、基础原理、研究领域、基本方法、未来发展等方面,做了系统全面的阐述。

全书共。"章,主要包括海洋资源与海工装备概述、深海立管设计分析基础、钻井立管、顶部张紧式立管、钢悬链立管、混合式立管、立管的铺设安装、立管力学理论、绝对节点坐标法、深水立管疲劳介绍、圆柱体涡激振动的基础理论、圆柱体涡激振动数值模拟基础、深水立管的涡激振动分析方法和海洋立管总体模型试验。

本书可供船舶与海洋工程、力学、石油工程等专业的本科生、研究生使用,也可作为深海工程中管线系统设计分析工程师的技术参考书籍。

  • 前辅文
  • 第一章 海洋资源与海工装备概述
    • 1.1 海洋资源开发
      • 1.1.1 海洋资源的种类
      • 1.1.2 海洋资源开发的特点
    • 1.2 海洋油气资源开发
      • 1.2.1 世界及我国的能源需求
      • 1.2.2 深海油气开发的主要难点
      • 1.2.3 海洋油气开发现状与趋势
    • 1.3 深水浮式平台
      • 1.3.1 张力腿平台(TLP)
      • 1.3.2 深吃水立柱式平台(Spar)
      • 1.3.3 半潜式平台(SEMI)
      • 1.3.4 浮式生产储卸油轮(FPSO)
      • 1.3.5 其他类型的平台
    • 1.4 海洋立管
      • 1.4.1 海洋立管的定义和组成
      • 1.4.2 海洋立管的分类及其发展概述
      • 1.4.3 立管在深海油气田开发中的地位
      • 1.4.4 深海油气田开发中立管的选择
      • 1.4.5 深海立管技术上的难点
    • 1.5 本章小结
  • 第二章 深海立管设计分析基础
    • 2.1 概述
    • 2.2 立管的设计
      • 2.2.1 设计基础资料
      • 2.2.2 设计阶段的划分
      • 2.2.3 设计流程的确定
      • 2.2.4 立管材料的选择
      • 2.2.5 最小壁厚设计
      • 2.2.6 立管的疲劳破坏
      • 2.2.7 立管的极限分析
      • 2.2.8 立管的在位分析
      • 2.2.9 立管设计准则
    • 2.3 立管系统的载荷分类
      • 2.3.1 压力载荷
      • 2.3.2 波浪力
      • 2.3.3 流载荷
      • 2.3.4 浮体运动载荷
      • 2.3.5 土壤载荷
      • 2.3.6 立管之间的干涉作用
    • 2.4 立管校核标准
      • 2.4.1 内压设计标准
      • 2.4.2 外压设计标准
      • 2.4.3 纵向载荷设计标准
      • 2.4.4 联合载荷设计标准
    • 2.5 立管设计规范与标准
      • 2.5.1 API RP 2RD
      • 2.5.2 DNV OS F20
      • 2.5.3 载荷抗力系数法与工作应力设计法的比较
      • 2.5.4 柔性立管API RP 17B和API RP 17J
      • 2.5.5 其他立管相关规范
    • 2.6 立管系统分析工具
      • 2.6.1 Flexcom 3D
      • 2.6.2 OrcaFlex
      • 2.6.3 OFFPIPE
      • 2.6.4 Pipelay
      • 2.6.5 SHEAR
      • 2.6.6 VIVANA
      • 2.6.7 ABAQUS
      • 2.6.8 ANSYS
    • 2.7 本章小结
  • 第三章 钻井立管
    • 3.1 概述
    • 3.2 钻井立管组成及关键设备
      • 3.2.1 钻井立管的组成
      • 3.2.2 钻井立管单节
      • 3.2.3 水面分流器系统
      • 3.2.4 特殊的张紧设备
      • 3.2.5 钻井防喷组件
      • 3.2.6 完井和修井立管
    • 3.3 钻井立管的规范要求及设计基础
      • 3.3.1 规范要求
      • 3.3.2 材料的选择
      • 3.3.3 壁厚
      • 3.3.4 尺寸的确定
      • 3.3.5 可操作性限定
    • 3.4 钻井立管的分析方法
      • 3.4.1 钻井立管分析模型
      • 3.4.2 可行性分析
      • 3.4.3 漂移分析
      • 3.4.4 薄弱点分析
      • 3.4.5 涡激振动疲劳分析
      • 3.4.6 波浪运动疲劳分析
      • 3.4.7 悬挂分析
      • 3.4.8 双重作业干扰分析
      • 3.4.9 接触磨损分析
      • 3.4.10 反冲分析
    • 3.5 本章小结
  • 第四章 顶部张紧式立管
    • 4.1 概述
    • 4.2 TTR的主要结构
      • 4.2.1 总体布置
      • 4.2.2 顶部张紧器系统
      • 4.2.3 立管主体
      • 4.2.4 应力节
      • 4.2.5 标准立管连接器
      • 4.2.6 回接连接器
      • 4.2.7 龙骨节
      • 4.2.8 立管法兰
    • 4.3 TTR的设计
      • 4.3.1 顶部张紧式立管设计要求
      • 4.3.2 设计阶段的划分
      • 4.3.3 连接器的设计要求
      • 4.3.4 初步设计阶段的分析
    • 4.4 TTR典型工程实例
      • 4.4.1 Hoover Spar平台立管系统
      • 4.4.2 Holstein Spar TTR干树系统
    • 4.5 本章小结
  • 第五章 钢悬链立管
    • 5.1 概述
    • 5.2 钢悬链立管的主要结构
      • 5.2.1 悬挂系统
      • 5.2.2 立管主体
      • 5.2.3 浮力材料
    • 5.3 钢悬链立管的结构特征
      • 5.3.1 悬链线理论
      • 5.3.2 钢悬链立管的拖地段
      • 5.3.3 钢悬链立管的布局
    • 5.4 钢悬链立管的设计
      • 5.4.1 钢悬链立管的设计流程
      • 5.4.2 钢悬链立管的设计规范
      • 5.4.3 钢悬链立管初步设计
    • 5.5 钢悬链立管的总体强度分析
      • 5.5.1 概述
      • 5.5.2 钢悬链立管强度设计分析中的关键问题
      • 5.5.3 钢悬链立管总体强度分析方法
    • 5.6 钢悬链立管的疲劳分析
      • 5.6.1 概述
      • 5.6.2 疲劳分析注意因素
      • 5.6.3 触地点的疲劳分析
      • 5.6.4 顶部连接点的疲劳分析
    • 5.7 钢悬链立管的安装分析
      • 5.7.1 概述
      • 5.7.2 安装过程分析
    • 5.8 本章小结
  • 第六章 混合式立管
    • 6.1 概述
    • 6.2 混合式立管系统的结构组成
      • 6.2.1 刚性主管
      • 6.2.2 跨接软管
      • 6.2.3 浮力筒
      • 6.2.4 混合式立管的桩基
      • 6.2.5 鹅脖装置
      • 6.2.6 海底基座和立管的连接系统(LRA)
      • 6.2.7 海底管线和立管主体的连接系统(BRA)
    • 6.3 混合式立管的设计基础
      • 6.3.1 混合式立管设计流程
      • 6.3.2 混合式立管设计规范
      • 6.3.3 混合式立管关键技术
      • 6.3.4 设计分析基础数据
      • 6.3.5 混合式立管设计要求
    • 6.4 浮力筒的设计方法
      • 6.4.1 浮力筒设计基础
      • 6.4.2 浮力筒主尺度计算方法
      • 6.4.3 顶部浮力筒设计的基本任务与流程
      • 6.4.4 规范标准和参考参数
    • 6.5 混合式立管的总体强度分析
      • 6.5.1 概述
      • 6.5.2 校核标准
    • 6.6 混合式立管总体疲劳分析
      • 6.6.1 概述
      • 6.6.2 混合式立管疲劳分析流程
    • 6.7 总体安装分析
      • 6.7.1 混合式立管安装方案设计原则
      • 6.7.2 混合式立管安装方案设计
      • 6.7.3 混合式立管安装分析
    • 6.8 本章小结
  • 第七章 立管的铺设安装
    • 7.1 概述
    • 7.2 立管的铺设方法
      • 7.2.1 S型铺设
      • 7.2.2 J型铺设
      • 7.2.3 卷筒铺设
      • 7.2.4 拖曳铺设
      • 7.2.5 铺设方法对比
    • 7.3 安装分析中的考虑因素
      • 7.3.1 波浪载荷
      • 7.3.2 海流载荷
      • 7.3.3 立管与船体耦合作用
      • 7.3.4 铺管船的定位方法
    • 7.4 深水管道铺设相关规范
      • 7.4.1 国内规范和指导性文件
      • 7.4.2 国外规范和指导性文件
    • 7.5 顶部张紧式立管安装流程
      • 7.5.1 安装过程简介
      • 7.5.2 典型安装状态
      • 7.5.3 边界条件
    • 7.6 混合立管系统安装流程
      • 7.6.1 安装前准备流程
      • 7.6.2 海上安装流程
    • 7.7 钢悬链立管安装流程
      • 7.7.1 铺设阶段
      • 7.7.2 提管阶段
      • 7.7.3 移管阶段
    • 7.8 柔性立管系统安装流程
      • 7.8.1 甲板准备工作
      • 7.8.2 柔性立管释放下水
      • 7.8.3 水下穿引
    • 7.9 立管安装实例
      • 7.9.1 浅水立管安装实例
      • 7.9.2 深水立管安装实例
    • 7.10 本章小结
  • 第八章 立管力学理论
    • 8.1 悬链线理论
      • 8.1.1 立管微分方程的建立
      • 8.1.2 立管的静力分析
    • 8.2 集中质量法
      • 8.2.1 集中质量法在海洋立管领域的发展历程
      • 8.2.2 立管集中质量法的基本理论
      • 8.2.3 流体对立管的载荷
      • 8.2.4 立管的剪力和弯矩
      • 8.2.5 悬链线立管与海床的接触
      • 8.2.6 固有周期和模态
    • 8.3 细长杆理论
      • 8.3.1 细长杆运动学
      • 8.3.2 细长杆动力学
      • 8.3.3 立管外载荷计算
      • 8.3.4 水动力系数确定方法
      • 8.3.5 细长杆运动方程及其求解
    • 8.4 本章小结
  • 第九章 绝对节点坐标法
    • 9.1 ANCF概述
    • 9.2 ANCF理论基础
      • 9.2.1 连续介质力学基础
      • 9.2.2 能量变分原理
    • 9.3 基于ANCF的有限元立管模型
      • 9.3.1 三维二节点立管模型
      • 9.3.2 立管弹性力
    • 9.4 立管单元外部载荷
      • 9.4.1 均布力载荷
      • 9.4.2 非线性水动力载荷
    • 9.5 自然边界条件
      • 9.5.1 约束条件
      • 9.5.2 有限单元的组装
    • 9.6 数值算法研究
    • 9.7 本章小结
  • 第十章 深水立管疲劳介绍
    • 10.1 概述
    • 10.2 疲劳损伤的介绍
      • 10.2.1 疲劳的形成
      • 10.2.2 疲劳损伤的特点
      • 10.2.3 疲劳累积损伤理论
    • 10.3 平台运动导致的立管疲劳
      • 10.3.1 一阶高频响应导致的立管疲劳
      • 10.3.2 二阶低频响应导致的立管疲劳
      • 10.3.3 立管运动疲劳分析方法
    • 10.4 立管涡激振动导致的疲劳
      • 10.4.1 涡激振动简介
      • 10.4.2 平台运动诱发的立管涡激振动
    • 10.5 平台涡激运动导致的立管疲劳
      • 10.5.1 涡激运动与涡激振动的区别
      • 10.5.2 涡激运动疲劳的研究方法
    • 10.6 立管受到的其他疲劳
      • 10.6.1 冲击载荷引起的疲劳
      • 10.6.2 启动与关闭疲劳
      • 10.6.3 安装疲劳
    • 10.7 疲劳寿命分析基本方法
      • 10.7.1 疲劳寿命的分析流程
      • 10.7.2 疲劳寿命计算方法
    • 10.8 改善疲劳寿命的常用方法
      • 10.8.1 抑制平台涡激运动
      • 10.8.2 抑制立管涡激振动
    • 10.9 本章小结
  • 第十一章 圆柱体涡激振动的基础理论
    • 11.1 漩涡发放机理
    • 11.2 涡激振动参数定义
      • 11.2.1 流体参数
      • 11.2.2 结构参数
      • 11.2.3 流固耦合参数
    • 11.3 刚性圆柱涡激振动
      • 11.3.1 单圆柱涡激振动
      • 11.3.2 雷诺数响应分支
      • 11.3.3 质量比影响
      • 11.3.4 质量-阻尼组合参数影响
      • 11.3.5 “锁定(Lockin)”现象
      • 11.3.6 迟滞现象
      • 11.3.7 振动尾涡模式
    • 11.4 刚性圆柱群涡激振动
      • 11.4.1 振动方式对双圆柱的影响
      • 11.4.2 中心间距对固定不动双圆柱的影响
      • 11.4.3 尾流驰振现象
    • 11.5 本章小结
  • 第十二章 圆柱体涡激振动数值模拟基础
    • 12.1 数值模拟方法
      • 12.1.1 直接数值模拟
      • 12.1.2 雷诺平均数值模拟方法
      • 12.1.3 分离涡数值方法
      • 12.1.4 大涡模拟数值方法
    • 12.2 数值模拟基础理论
      • 12.2.1 壁面函数理论
      • 12.2.2 计算流体力学控制方程
      • 12.2.3 结构动力学控制方程
    • 12.3 数值模拟计算网格技术
      • 12.3.1 计算网格划分
      • 12.3.2 基于结构网格的动网格生成技术
      • 12.3.3 基于非结构/混合网格的动网格生成技术
      • 12.3.4 OpenFOAM动网格方法
    • 12.4 数值求解技术
      • 12.4.1 CFD空间离散方法
      • 12.4.2 方程求解方法
    • 12.5 本章小结
  • 第十三章 深水立管的涡激振动分析方法
    • 13.1 涡激振动经验预报时域模型
      • 13.1.1 尾流振子模型
      • 13.1.2 单自由度模型
      • 13.1.3 力分解模型
    • 13.2 二维耦合振子时域模型推导原理
      • 13.2.1 涡量场的定义
      • 13.2.2 漩涡运动基本定理
      • 13.2.3 诱导速度表达式
      • 13.2.4 作用力求解方法
      • 13.2.5 刚性圆柱结构振子方程
      • 13.2.6 顺流向和横向涡致作用力
      • 13.2.7 涡强-流体振子方程
      • 13.2.8 二维耦合振子方程
    • 13.3 三维耦合振子模型预报原理
      • 13.3.1 三维结构运动方程
      • 13.3.2 三维流体振子方程
      • 13.3.3 三维耦合模型
    • 13.4 涡激振动经验预报频域模型
      • 13.4.1 固有频率和模态振型计算
      • 13.4.2 基于能量平衡迭代的频域预报模型
    • 13.5 基于时域模型的顶部张紧式立管涡激振动算例分析
      • 13.5.1 顶部张紧式立管的模态分析
      • 13.5.2 顺流向和横向结构响应分析
      • 13.5.3 驻波和行波效应分析
      • 13.5.4 立管截面的运动轨迹分析
    • 13.6 基于频域模型的钢悬链立管涡激振动算例分析
      • 13.6.1 基于SHEAR7的SCR横向涡激振动预报
      • 13.6.2 基于VIVANA的SCR横向涡激振动预报
    • 13.7 海洋立管减振方法
    • 13.8 本章小结
  • 第十四章 海洋立管总体模型试验
    • 14.1 海洋立管总体模型试验研究概述
      • 14.1.1 海洋工程模型试验的重要意义
      • 14.1.2 海洋工程模型试验的发展史
      • 14.1.3 海洋环境简介
      • 14.1.4 世界著名的海洋工程模型试验水池
    • 14.2 模型试验的理论基础
      • 14.2.1 相似准则
      • 14.2.2 量纲分析及π定理
      • 14.2.3 几何相似
      • 14.2.4 相似准则
    • 14.3 模型试验的前期准备
      • 14.3.1 立管系统模型的设计
      • 14.3.2 其他试验模型的加工
      • 14.3.3 测试系统
    • 14.4 立管总体模型试验的开展
      • 14.4.1 立管总体模型试验的开展
      • 14.4.2 立管总体模型试验结果分析
    • 14.5 立管总体模型试验的发展趋势
      • 14.5.1 混合模型试验技术
      • 14.5.2 深水海底管道铺设试验技术
    • 14.6 本章小结
  • 后记

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