姜 豪，杨和振

(1.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240;2.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240)

随着油气资源开采不断向深海迈进，深海立管的设计面临众多挑战［1］，受到众多研究人员关注。相比传统钢悬链线立管，非粘结柔性立管具有良好的柔性，可以在保证轴向抗拉能力的同时承受较大的弯曲变形，通过变形来抵御外界载荷，适用于深海恶劣海洋环境［2］。另一方面，非粘结柔性立管更易铺设安装，能够缩短工程工期;而且可以回收反复利用，既降低工程成本，又可以保护环境。从其结构型式来说，非粘结柔性立管不同层具有不同的功能，其中有支撑整个柔性立管结构的骨架层;承受内外压力的内压铠装层;承受拉伸载荷的抗拉铠装层以及由高分子材料构成的防摩擦层和护套层。典型非粘结柔性立管的结构如图1 所示。

图1 典型非粘结柔性立管示意图Fig.1 Schematic diagram of unbonded flexible risers

目前非粘结柔性立管的研究难点主要是局部结构力学性能分析以及其影响因素，这些影响因素主要包括非粘结柔性立管自身的结构参数、层间的接触和摩擦、在深海环境中受到的复杂载荷工况。Feret 和Bournazel［3］将柔性管的每个组分都作为独立的元素进行分析，并且使其满足平衡条件和连续条件，建立了理论解析模型。但是该模型无法计算立管的整体刚度值。Roberto［4］提出了滑动模型和完全滑动模型，这类模型没有考虑层与层之间相互作用的摩擦力、轴力和弯矩耦合。Harte 和McNalnara［5］提出了一种由各向同性层和正交各向异性层组成的有限元模型，但是该模型没有考虑层间接触和摩擦。……