想做一个管道铺设过程的分析，不知道该如何下手，求助
本人想模拟海洋输油管道铺设的分析，管道最初是直的，在铺管船上逐段焊接，然后下放到水中。铺管船对管道有一个张紧力、海底对管道有摩擦力、还是对管道有浮力和水流阻力，管道自身也有重力，在这些力的共同作用下，使管道最终达到一个S型的铺设形态。想在workbench中实现这个模拟来查看管道的变形以及应力，但是不知道如何实现，不知道该用什么模块、管道模型最初形态该是什么样的、边界条件该如何设置，希望能够得到指点，谢谢看了楼主的叙述和图示，大致想了一下，下面就简要说说我对这个分析项目的初步思路，以供楼主参考。首先说忽略局部细节后的整体分析，其实这个问题可以归类到 准静态问题 上，用ansys做的话，如果选择静态求解模块，理论上也是可以实现的，但可能比较困难，而且存在无法收敛的巨大风险，这一点后面我再具体说。我们先从有限元分析前处理涉及的几个方面逐一说说：1 单元选取，对于你这个分析，管道的模拟有专门的单元，pipe288、289和elbow290。因为我只用过288和289，而且分析的注采气的平直管道，所以没有研究过290，不过我个人感觉你这个分析需要用到290，因为你这个是大变形的曲管(这里mark一下，使用elbow290可能还有些潜在隐患)。之所以用管道，主要是管道可以考虑内外压，以及管道上壁厚方向的应力、梯度分布。不过在管道下放铺设过程中，也可以选择梁单元beam188来模拟，除了无法表达管道内壁液体摩擦作用和内外压差等管道特有属性外，对整个管道的机械性能表达还是不错的，而且使用起来方便，可供参考的资料也多很多。对于托架，就可以用杆梁结构来模拟了，这里不多说；船的话，你可以只留下甲板，作为一个平面壳单元；海底也一样，用平面壳单元来模拟就可以。2 接触设置船上的平直段与壳用conta177(line)-target170(surface segment)来做滑动接触；管道下放的过渡分离段，管道与托架间可以用Conta176-target170来实现；海底同于船甲板与管道的接触。只不过具体的接触参数需要你自己调整，比如摩擦系数、刚度因子等等。这些接触分析起来，想得到理想结果还是很费力气的，要有个心理准备。3 载荷施加先说浮力和重力，浮力和重力可以合成一个体力的合力，用浮重来等效施加给管道整体，就是说用acceleration来等效施加(这只是其中一种，具体有什么不妥，我没有细想)；如果管道是缓慢下沉，且水流不急，我觉得你先把水流阻力忽略掉吧，这样方便一些，如果非要考虑，可以用做流体分析，转换成管道所受外力，或者用相关公式算一下，具体的我就不细想了；至于张紧力的施加我暂时没有想好如何处理妥当，因为随着船的向右行驶(也可以停在原地吧？)，伸出甲板的管道是越来越多的，怎么模拟还是比较麻烦的，这个我留到后面说吧。4 求解设置这里就说下求解思路，继续上面的话，(1) 我们如果只关注最终的稳态结果，或者说只想知道管道最终会落到什么位置，我们可以将足够长的管道直接伸出甲板边缘，与甲板、托架、海底建立一个初始的接触关系，在考虑大变形(也可以考虑材料非线性)的情况下，用这样的单个载荷步，大量载荷子步去求解，当然可能需要根据你的实际情况，分成几个阶段的载荷步，这是在static 下求解的，很可能收敛不了的，需要调试很多次。。我个人感觉，但这样做的思路比较简单。(2) 如果你想要模拟出管道下放的具体过程，如果还用static，理论上也能实现，时间关系，我没有细想，可能需要设置单元生死，并设置多一点载荷步，每个载荷步表征一个下放阶段。这里的张紧力可以用displacement代替，也是随载荷步变化的，用来推动管道向左移动，以实现下放。(3) 或者你用transient来做一下，这样能很大程度上降低收敛难度。具体设置构想和(2)差不多吧。(4) 其实准静态问题现在越来越多的是用超低速的explicit来做，首先这样不存在什么收敛问题，能更好的捕捉运动状态。你可以尝试用WB的explicit模块来做，它用的应该是autodyn求解器吧，我如果没记错的话。具体实现思路还是在设置好接触和单元属性后，慢慢把管道向左推，这时一定保证动能远小于内能，其实就是尽可能忽略惯性带来的影响，以此来逐步查看后续结果。我没用过autodyna，explicit dynamics模块也用的不多，就不多说。其实我觉得用lsdyna解决应该也不错，这个我下面说。 说到这里，对管道下放的分析，基本的一套思路就有了。 其实我觉得这个问题用lsdyna分析也不错，甚至更容易些，因为，你这个分析类似于成型分析，dyna做成型有很多功能的。不过dyna里没有管单元(也有可能我没用过，应该是没有，section_beam里好像没有管单元)，我们可以就用梁单元，梁-梁接触、梁壳接触，用contact_general就能实现，与explicit dynamic类似。用dyna做的话，终止时间可能要大一点，但综合你整体模型的单元尺寸，总体计算时间应该也不会很久。只不过你用WB做dyna前处理的话会很差，很多关键字不直接支持，你如果会hm或其他的，最好用其他的做前处理，如果用WB的话，也可以先用WB做一部分，比较WB的建模能力不错，后续的关键字在ls-prepost中添加和修改就好(我通常就是用ls-prepost的，到4.0了，用起来不错，对关键字百分百支持)，或者用ultraedit之类的工具修改文本。当然要求你对dyna有一定的使用经验。但是我对dyna来分析你这个问题还是比较有信心的。你可以在WB遇到困难时考虑一下。 分析整体后，如果你关心局部细节位置，比如托架连接位置，管道结合处等，可以用子结构来做，梁模型跨度到壳体的子结构是可以做的，具体我就不多说了。 再有，分析完下管后，再分析稳定状态，管内管外的情况，就可以按稳态来做了，那就要简单一些了。 好了，不多说啦，本来就像随便说两句，没想到越说越啰嗦，上面说的没有经过仔细推敲，可能有不妥之处，仅供楼主参考。 提醒楼主一点的是，这个分析还是比较难的，尤其是精度上，想要模拟好了，需要花费挺大力气的 十分感谢您的回复，很详细很到位，能用这么长的篇幅来回答我的问题，可以感觉出您很乐于助人，谢谢啦~ 其实也还好，在Workbench里的实现难度可能要大一点吧，先试一试吧，不知道你是做论文研究还是工作需要，慢慢来呗。 反正我的思路总结起来就是： 两种思路，1 类似于找形分析2 类似于成型分析， 两种解法，1 隐式(静态static或瞬态transient)2 显式(explicit) 都可以尝试，这只有亲历亲为了，才能发现具体问题了。 用lsdyna实现应该容易些，或是说至少能得到结果。成型时用显式，稳定后转隐式，dyna最新的971 r7.0 也加入了许多流体方面的关键字，能帮你实现多种考虑下的分析。整体分析实现了，后续还可以考虑 管道侵入海底泥土，管道的连接位置失效等等吧。 你要是不熟悉dyna，也可以直接学学autodyn，或是explicit dynamic，思路差不多的。 总之，动手做起来就对了，哪怕做错了，至少会在错误中发现问题，解决了不就进步了嘛。 谢谢回复，这个既是项目需要又是我大论文的内容，所以说压力还是蛮大的。我接触WB的时间也不是很长，多一说感觉没什么思路，不过听您的指导，感觉还是明朗了很多。我最近先试试看，希望能成功~
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