高 云，宗 智，周 力，曹 静

（1大连理工大学 工业装备与结构国家重点实验室，辽宁 大连116024；2大连理工大学 运载工程与力学学部，辽宁 大连116024；3中国海洋石油总公司研究中心，北京100027）

1 引 言

当海流流过立管时，由于结构的存在，便会产生流动分离现象，从而发生周期性的旋涡脱落和尾流。周期性的旋涡脱落会在立管上产生周期性的力，从而使立管发生振动，通常称之为涡激振动。

立管的振动又会对流场产生影响，使旋涡增强，阻力增加。这种涡激振动是小尺度部件流固耦合现象的体现。当旋涡脱落频率与立管固有频率接近时，将引起立管的强烈振动，旋涡的脱落将被立管的振动所控制，从而使旋涡的脱离和立管的振动具有相同的频率，发生“锁定”（lock-in）现象。Lock-in现象产生并不会马上对立管产生断裂破坏，但会对立管产生疲劳损伤。

控制立管的疲劳损伤是立管设计中的一个关键性问题。在稳定的波浪和海流等环境载荷作用下，导致立管产生疲劳损伤的主要因素有：海流引起的立管涡激振动以及波浪引起的浮体运动所导致的立管的疲劳损伤，对于某些吃水较深的浮体，浮体也有可能产生涡激振动，从而引起立管产生疲劳损伤[1]。

关于立管的振动响应以及疲劳损伤，国内外已有很多学者进行了相关研究。Wanderley等[2]采用了尾流阵子法对作用在海洋立管上的涡激载荷进行了分析。Vaz等[3]通过建立的三维索模型，对海洋立管在剪切流中的运动响应进行了分析。……