坠物撞击海底管道损伤的BP神经网络预测模型
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1.河北科技大学 建筑工程学院;2.河北科技大学建筑工程学院;3.墨尔本大学基础设施工程系;4.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室;5.中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司

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TE973

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国家自然科学基金项目(重大项目51890913)


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    为预测坠物撞击饱和黏土海床上海底管道的损伤,建立了坠物撞击下饱和黏土海床与海底管道相互作用的动力有限元模型,结合海底管道实际工作条件的变化范围,分析了坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压和海床土不排水抗剪强度6个参数对海底管道损伤的影响规律;将6个参数作为输入层参数,以管道损伤作为输出参数,将数值模拟结果作为训练样本,通过学习和训练构建形成了海底管道损伤预测的BP神经网络模型,研究结果表明:(1) 坠物撞击能量越大,管道损伤越大,管道损伤增长速率随坠物撞击能量增大而趋缓;管道直径、壁厚、内压、管道屈服强度增加,管道损伤减小;饱和黏土海床不排水抗剪强度越大,管道损伤越大,这是由于不排水抗剪强度越大,土体吸收撞击能量越小,管道吸收撞击能量越大所致。(2)建立的海底管道损伤BP神经网络预测模型能够较好地预测饱和黏土海床海底管道受坠物撞击的损伤。(3)本文数值算例涵盖了常见饱和黏土海床海底管道的工作条件,据此提出的海底管道损伤神经网络预测模型具有很好的适用性。(4)本文模型预测海底管道损伤仅需要坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压和海床土不排水抗剪强度6个参数,模型简单、便捷,为海底管道损伤预测提供了新思路。

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  • 收稿日期:2023-07-13
  • 最后修改日期:2023-07-13
  • 录用日期:2023-09-20
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