基于能量守恒原理的海缆结构力学特性理论分析研究

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摘 要：基于能量守恒原理建立海缆在轴对称荷载作用下的3种力学分析理论模型，3种模型均可计入层间初始间隙，不同于螺旋层的变形考虑，模型1只考虑轴向变形，模型2在此基础上将径向变形考虑在内，模型3进一步计入局部弯曲和扭转；接着，通过具体实例验证理论模型的可靠性；最后，分析海缆的结构力学特性。研究结果表明：螺旋层的径向变形、局部弯曲和扭转对海缆轴对称力学响应影响较小，建议采用模型1进行分析；轴对称荷载作用下，螺旋层是主要的承载构件，且荷载的作用会导致层间发生分离，分离位置与荷载类型及方向有关；层间初始间隙越大，海缆刚度越小；铠装螺旋角度的增加会降低海缆抗拉刚度，增大顺/逆抗扭刚度；海缆的顺/逆扭转截面性能有所不同，其顺抗扭刚度较逆抗扭刚度大；外水压会增大海缆逆抗扭刚度，对抗拉刚度及顺抗扭刚度无影响。（剩余10049字）