顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法与流程

技术特征：

1.一种顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法，其特征在于，包括：

步骤S1、确定所述顶张式立管的结构属性、几何属性、材料属性以及立管水下部分和水上部分的分布情况；

步骤S2、计算所述顶张式立管水上部分的干重W_d和水下部分的湿重W_w；

步骤S3、确定所述张紧器的张力因子f；

步骤S4、计算所述张紧器的名义张力的竖直分量T_up＝W_d+f·W_w；

步骤S5、确定所述张紧器的气柱和立管之间的初始角度θ；

步骤S6、计算所述张紧器每一根所述气柱方向的名义张力

步骤S7、确定所述张紧器的所述气柱的长度L和绝热系数γ；

步骤S8、计算每根所述气柱的实际张力T和冲程x之间的关系

步骤S9、根据所述顶张式立管的相关属性，采用梁单元建立顶张式立管模型；

步骤S10、根据实际工况，在所述顶张式立管模型上确定张力环和扶正滚轮对应的位置；

步骤S11、确定浮式平台的重心位置和与所述张紧器顶端相连平台甲板的位置；

步骤S12、采用离散刚体单元，在所述浮式平台的重心位置和所述平台甲板的四个位置之间分别建立刚体连接，形成浮式平台刚体模型；

步骤S13、采用四个弹簧单元模拟张紧器系统的四个所述气柱，将所述立管模型上的张力环位置分别与浮式平台模型上的甲板位置相连接；

步骤S14、将步骤S7计算得到的所述气柱的张力-冲程关系，赋予步骤S13中建立的四个所述弹簧，形成了四个非线性弹簧单元；

步骤S15、在所述浮式平台模型的重心位置和所述顶张式立管模型上的扶正滚轮位置之间建立运动耦合关系，模拟所述浮式平台在扶正滚轮位置对立管的位移约束；

步骤S16、在所述顶张式立管有限元分析过程中，将浮式平台的运动施加在所述浮式平台模型的重心位置上。

2.根据权利要求1所述的顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法，其特征在于，所述结构属性包括外层套管和内部油管的数量。

3.根据权利要求1所述的顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法，其特征在于，所述几何属性包括内外径和壁厚。

4.根据权利要求1所述的顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法，其特征在于，所述材料属性包括材料规格、材料密度。

5.根据权利要求1所述的顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法，其特征在于，在所述步骤S9中，所述建立顶张式立管模型，包括建立几何模型赋予材料属性、进行网格划分和设置边界条件。

6.根据权利要求1所述的顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法，其特征在于，在所述步骤S11中，所述浮式平台的重心位置和与所述张紧器顶端相连平台甲板的位置，包括四个分别对应四个所述气柱的位置。

7.根据权利要求1所述的顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法，其特征在于，在所述步骤S12之后，还包括：

步骤S12.2、根据所述浮式平台和所述立管的空间位置关系，所述将浮式平台刚体模型和顶所述张式立管模型进行空间组装。

8.根据权利要求7所述的顶张式立管液压张紧器的有限元模拟方法，其特征在于，在所述步骤S12.2之后，还包括：

步骤S12.3、采用弹簧单元，将所述顶张式立管模型上的张力环位置分别与所述浮式平台模型上的甲板位置相连接，形成四个弹簧单元。