海底管道受坠物撞击时的弹塑性有限元分析

采用非线性动态有限元法模拟了坠物撞击海底管道的过程。以Ramberg-Osgood模型模拟海床，同时考虑混凝土涂层拉、压不同的非线性特性，并利用罚函数法处理坠物、海床与管道之间的相互作用。分析了物体形状、撞击角度、摩擦、内压、混凝土厚度、埋深及悬空长度对管道撞击塑性变形的影响。结果表明：坠物以尖端撞击管道时，凹痕深度较大，但凹痕范围相对较小；90°撞击时对管道的塑性变形影响最大，摩擦系数影响较小；内压增加了管道的应力，但减小了凹痕深度；混凝土层对重量较大坠物的防护作用较弱；埋深超过1m能有效防止管道受撞击破坏；悬跨减小了管道凹痕深度，但使管道更容易产生整体破坏。与现行规范计算结果相比，该文方法更加符合实际。