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摘要
柔性管骨架层是截面形式复杂的自锁螺旋结构。若考虑材料、几何和接触等非线性，则计算复杂且有时不收敛，因此引入简化数值模型来研究骨架层压溃是一种有效的方法。目前常采用计入骨架层实际截面形状的1/4对称环模型，对不同缠绕螺旋角的骨架层压溃问题研究尚未见报道。论文从等效刚度理论出发，利用有限元软件ANSYS，提出了用于两种用于骨架层数值计算的简化模型，即单圈螺旋条带模型和等效矩形截面螺旋条带模型，并基于两种简化模型探究了几何、材料非线性和螺旋角对骨架层压溃的影响。结果表明：两种简化模型都能有效模拟骨架层的压溃行为。其中等效矩形截面螺旋条带模型由于没有层间接触，在非线性分析中极大地提高了计算效率。骨架层的临界压力值随着螺旋角的增大而增大，但当螺旋角大于80°时可以不考虑其对骨架层压溃的影响。本文结果可为柔性管骨架层的优化设计提供支撑。
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单位海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学
