丁乐声，陈金龙，张 聪，卢青针，岳前进

（大连理工大学a.海洋科学与技术学院；b.盘锦产业技术研究院，辽宁盘锦 124200）

0 引 言

在海洋油气、海上风电[1]等资源、能源的开发中，海底电缆、管道等柔性结构有着大量应用。细长结构的海洋柔性管缆在复杂的海洋环境载荷下极易发生过度弯曲、疲劳等破坏模式[2]。因此，美国石油协会（API）在其颁布的标准中指出，应在与刚性结构连接的柔性管道、海缆上安装弯曲限制器[3]，并且不同环境荷载下不同柔性管缆的限弯器需要分别设计。

限弯器主体是多节圆筒相互嵌套的周期性结构，当柔性管道或缆与限弯器形成的组合体弯曲至限弯器的锁合半径时[4]，其各节互相接触、锁合而提供更大的弯曲刚度，阻止柔性管道或缆过度弯曲。因此，限弯器的弯曲刚度是其核心设计指标。

限弯器形状复杂，完全独立的几何参数有7个[5]，而限弯器弯曲刚度设计工作涉及公头端部高度、有效节长、母头尾部厚度、材料弹性模量等参数，是一个多参数设计问题。在缺乏有效力学模型时，限弯器设计多依赖经验，导致效率低下。在已有工作中，O'Regan 等[6]首先基于ABAQUS 软件给出了限弯器弯曲分析模型，主要研究螺栓紧固结构对限弯器弯曲强度的影响；Noh 等[7]基于ABAQUS 进行了限弯器与缆的多体接触分析，并对限弯器结构进行了拓扑优化；张聪[8]提出了组合弯曲刚度是限弯器关键力学指标，并给出了基于有限元分析的限弯器等效弯曲刚度计算方法。

为提高限弯器设计效率，需进一步对其等效弯曲刚度开展理论研究与参数影响分析。……