程 志,洪愛軍,梁 毅,董 紅,羅楚軍

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 廣州供電局,廣東 廣州 510620;2.中國電力工程顧問集團(tuán) 中南電力設(shè)計院,湖北 武漢 430071)

0 引 言

海底電纜輸電工程是跨海域電力聯(lián)網(wǎng)工程的重要組成部分，已廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)跨海域互聯(lián)、海洋島嶼供電、海上石油平臺供電、海上可再生能源發(fā)電并網(wǎng)等方面。海底電纜工程普遍造價昂貴、施工搶修極其復(fù)雜，一旦發(fā)生故障后果嚴(yán)重，因此對海底電纜系統(tǒng)的安全可靠性有很高的要求[1-2]。

由于海底地形、沖刷等原因，難免會出現(xiàn)海底電纜與海床表面不直接接觸的懸空段。在一定條件下，水流流經(jīng)電纜時產(chǎn)生旋渦，并且旋渦以一定的頻率在電纜后側(cè)交替釋放，使電纜受到順流向的波動阻力和垂直于流向的波動升力，引起電纜振動。當(dāng)旋渦脫落的頻率接近電纜結(jié)構(gòu)的自振頻率時，會發(fā)生頻率鎖定現(xiàn)象，使電纜發(fā)生較大的振動，這就是共振現(xiàn)象，共振不會馬上對電纜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，但會加劇電纜的疲勞破壞[3]。由電纜頻率鎖定和振動導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是影響電纜使用壽命、引發(fā)懸空段疲勞失效的重要形式[4]。

因此，正確認(rèn)識海底電纜與洋流的相互運動規(guī)律，研究旋渦引發(fā)的振動響應(yīng)，尋求一種切實可行的計算分析方法，評估其對海底電纜壽命的影響，對保證海底電纜的安全運行、有效地指導(dǎo)海底電纜的工程設(shè)計和運行維護(hù)具有重要的意義。

海底電纜疲勞分析仿真模型是在海底懸跨電纜渦激振動的響應(yīng)預(yù)報模型的基礎(chǔ)上，通過計算分析，得到海纜懸空段不同位置處的振動強度；得到懸跨海纜的振動位移之后，可根據(jù)梁理論得到海纜各點的彎曲應(yīng)力及應(yīng)變；根據(jù)海纜各點應(yīng)變，結(jié)合應(yīng)變疲勞曲線和雨流計數(shù)法，計算海纜的應(yīng)變循環(huán)次數(shù)和疲勞損傷，再根據(jù)Palmgreen-Miner線性損傷累積理論可求得海纜的疲勞壽命[5]。

本文基于洋流作用下海底電纜渦激振動機(jī)理，結(jié)合VIVANA軟件建立海底電纜振動模型，計算分析影響海底電纜疲勞壽命的主要因素，進(jìn)而根據(jù)計算結(jié)果對海底電纜的振動防護(hù)提出相應(yīng)措施。

1 仿真模型建立

1.1 海底電纜振動仿真模型

采用柔性梁模擬纜跨結(jié)構(gòu)，結(jié)合VIVANA中水動力模型建立懸跨海底電纜渦激振動的數(shù)值預(yù)報模型[6-7]。結(jié)構(gòu)假設(shè)基于小變形、平截面、線彈性，對柔性梁而言，可認(rèn)為梁的撓曲位移在變形不大時其撓度函數(shù)v(x)的導(dǎo)數(shù)即為轉(zhuǎn)角，梁上任意一點的位移可表示為相應(yīng)中軸線的位移，再加上截面繞中軸線轉(zhuǎn)動，這也就是梁的伯努利理論[8]。

該程序的計算過程如下：

(1)采用有限元方法對海纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散，整合得到質(zhì)量矩陣M、阻尼矩陣C、剛度矩陣K，分析結(jié)構(gòu)固有特性，得到結(jié)構(gòu)的主振型及對應(yīng)頻率。

(2)通過迭代得到海纜的可能響應(yīng)頻率，并進(jìn)行主響應(yīng)頻率判別。

(3)求解海纜的動力平衡方程，得到海纜渦激振動的響應(yīng)幅值。

(4)預(yù)報疲勞損傷，預(yù)報過程依賴于海底懸跨海纜渦激振動的響應(yīng)預(yù)報模型，通過計算分析，得到海纜懸空段不同位置處的振動強度，進(jìn)而得到沿電纜軸向及截面上渦激振動引起的疲勞損傷。

采用VIVANA程序進(jìn)行計算的主要輸入輸出參數(shù)如圖1所示。

1.2 海底電纜動力平衡方程

將纜跨視為柔性梁，采用有限元方法對梁進(jìn)行離散，計算單元的結(jié)構(gòu)特性矩陣從而集成梁的整體結(jié)構(gòu)特性矩陣，式(1)為有軸向力效應(yīng)的梁單元動力平衡方程[9]：

(1)

式中：m為單元質(zhì)量矩陣；c為單元阻尼矩陣；k為彈性剛度矩陣；kG為幾何剛度矩陣；v(t)為單元位移矢量；t為時間；p(t)為載荷矢量。

(2)

式中：各項由左往右分別為單元結(jié)點的慣性力矢量、阻尼力矢量、彈性力矢量和外載荷矢量。

(3)

式中：r(t)為位移矢量列陣；R(t)為載荷矢量列陣。

2 海底電纜疲勞壽命仿真計算方法

2.1 海底電纜應(yīng)變計算

動力平衡方程是一個矩陣方程，求解動力平衡方程可得到沿海纜長度方向各結(jié)點的位移幅值yj，假定每個結(jié)點做簡諧振動，因而也就得到每個時刻沿纜線不同截面的振動位移y(x，t)[10]。單元結(jié)點力計算式為

sj，q=kqyj，q，j=1，2，…，N，

q=1，2，…，Nq

(4)

式中：sj，q為彎矩和剪力組成的單元結(jié)點力列陣；kq為單元剛度矩陣；yj，q為yj中與單元自由度分量對應(yīng)的響應(yīng)矢量；N為自由度數(shù)；Nq為總的單元數(shù)；sj，q和yj，q為4×1的列陣；kq為4×4的矩陣。

得到單元結(jié)點力列陣之后，經(jīng)過集成得到沿纜線各結(jié)點的彎矩和剪力，電纜橫截面上各點的應(yīng)力計算式為

(5)

式中：x為電纜坐標(biāo)；yp為電纜橫截面上應(yīng)力計算點距中軸線的距離；I為截面慣性矩；M(x，t)為彎矩。

不考慮電纜結(jié)構(gòu)中不同分層之間的摩擦，應(yīng)變與應(yīng)力之間具有如下關(guān)系：

(6)

式中：ε為應(yīng)變，無單位；σ為應(yīng)力，Pa；E為彈性模量，Pa。電纜各層承受的應(yīng)變計算式為

(7)

式中：a為振動幅值，m；rd為計算電纜層的半徑，m；n為模態(tài)數(shù)；L為懸跨長度(下文簡稱“跨長”)，m。

2.2 海底電纜疲勞壽命計算

對于已知某海域流速分布的情況，1 a內(nèi)(用流速u表示)應(yīng)變循環(huán)次數(shù)計算式為

(8)

式中：Na(u)為1 a內(nèi)在流速u作用下的應(yīng)變循環(huán)次數(shù)；T為計算得到的應(yīng)變時間序列的時間長度(按小時計)；NT為時間T內(nèi)的應(yīng)變循環(huán)次數(shù)，可采用雨流計數(shù)法得到，若當(dāng)海流流速為u時海纜響應(yīng)頻率為f(Hz)，則時間序列T(1 h)內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)變循環(huán)次數(shù)為3 600f；ta為1 a的小時數(shù)，ta=8 760 h；P(u)為流速u對應(yīng)的概率密度。

關(guān)于洋流流速的概率分布P(u)，其表達(dá)式為

(9)

式中，α、β和γ分別為尺度參數(shù)、形狀參數(shù)和位置參數(shù)。在本計算中取重現(xiàn)期1 a、10 a、100 a對應(yīng)的流速分別為0 m/s、0.807 m/s、1.253 m/s，則可求得對應(yīng)的α=0.5、β=1.62、γ=-0.03。

1 a內(nèi)流速u下的疲勞損傷為

(10)

式中：N(ε)為材料在一定循環(huán)交變應(yīng)變幅下對應(yīng)的最大應(yīng)變循環(huán)次數(shù)，具體取值可通過材料ε-N曲線獲得，應(yīng)變幅ε由式(6)計算得到。

根據(jù)Palmgreen-Miner線性損傷累積理論，海纜在1 a中的總疲勞累積損傷為

(11)

式中：umax為最大流速。

海纜的疲勞壽命為

(12)

3 海底電纜疲勞壽命仿真計算結(jié)果

使用數(shù)值模型計算時，原型海纜在空氣中的振動阻尼比取0.05，將ε-N曲線進(jìn)行分段擬合共8段。表1和表2為輸入的模型參數(shù)。

表1 輸入模型參數(shù)

表2 其他輸入模型參數(shù)

輸入相關(guān)參數(shù)后，輸出不同流速下振動響應(yīng)頻率、最大振幅比、跨中或1/4跨長處疲勞累積損傷及應(yīng)力和應(yīng)變幅。依據(jù)計算數(shù)據(jù)繪制累積損傷曲線和不同跨長下疲勞壽命曲線。

在進(jìn)行疲勞分析時，將電纜結(jié)構(gòu)簡化為4層(見圖2)，沿徑向選取3個不同的位置作為計算參考點。其中：1號計算點位于銅導(dǎo)體層的最外側(cè)(半徑r=0.022 30 m)，采用銅ε-N曲線分析疲勞；2號計算點位于鎧裝層的最外側(cè)(半徑r=0.065 35 m)，采用鉛合金ε-N曲線和銅ε-N曲線分析疲勞；3號計算點位于鉛合金護(hù)套層的最外側(cè)(半徑r=0.056 65 m)，采用鉛合金ε-N曲線分析疲勞。考慮到2號計算點采用鉛合金ε-N曲線對疲勞壽命影響最大，為此主要對2號計算點(材料取鉛合金)進(jìn)行疲勞分析。

圖2 電纜結(jié)構(gòu)簡化

3.1 張力T=10 kN時海底電纜累積損傷計算結(jié)果

對于張力T=10 kN工況，跨長L=8 m、11 m 海纜原型振幅比和累積損傷計算結(jié)果如表3和表4所示，計算中最大流速取umax=2.0 m/s，Smax為海纜單位截面受到的最大應(yīng)力。

表3 海纜原型振幅比和2號計算點累積損傷計算結(jié)果(L=8 m、T=10 kN)

表4 海纜原型振幅比和2號計算點累積損傷計算結(jié)果(L=11 m、T=10 kN)

由表3和表4可知，跨長L=8 m、11 m的海纜振動主模態(tài)(主響應(yīng)頻率對應(yīng)的振動模態(tài))為一階。海纜跨長8 m對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速為1.6 m/s，隨著跨長增大，對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速減小。當(dāng)跨長L=8 m、11 m的海纜對應(yīng)的最大流速大于2.0 m/s時，疲勞壽命大于40 a(對應(yīng)的累積損傷應(yīng)小于0.025)。

3.2 張力T=11 kN時海底電纜累積損傷計算結(jié)果

對于張力T=11 kN工況，跨長L=8 m、11 m 海纜原型振幅比和累積損傷計算結(jié)果如表5和表6所示。最大流速取umax=2.0 m/s。

表5 海纜原型振幅比和2號計算點累積損傷計算結(jié)果(L=8 m、T=11 kN)

表6 海纜原型振幅比和2號計算點累積損傷計算結(jié)果(L=11 m、T=11 kN)

由表5和表6可知，跨長L≤11 m的海纜振動主模態(tài)(主響應(yīng)頻率對應(yīng)的振動模態(tài))為一階?？玳L8 m對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速為1.64 m/s，隨著跨長增大，對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速減小。若疲勞壽命按大于40 a考慮(對應(yīng)表5和表6中的累積損傷應(yīng)小于0.025)，跨長8 m的海纜對應(yīng)的最大流速為1.76 m/s、11 m的海纜對應(yīng)的最大流速大于2.0 m/s。

3.3 張力T=15 kN時海底電纜累積損傷計算結(jié)果

對于張力T=15 kN工況，跨長L=8 m、11 m 海纜原型振幅比和累積損傷計算結(jié)果如表7和表8所示，最大流速取umax=2.0 m/s。

表7 海纜原型振幅比和2號計算點累積損傷計算結(jié)果(L=8 m、T=15 kN)

表8 海纜原型振幅比和2號計算點累積損傷計算結(jié)果(L=11 m、T=15 kN)

由表7和表8可知，跨長L≤10 m的海纜振動主模態(tài)(主響應(yīng)頻率對應(yīng)的振動模態(tài))為一階?？玳L8 m對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速為1.72 m/s，隨著跨長增大，對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速減小。當(dāng)最大流速為2.0 m/s時，跨長L≤10 m的海纜的疲勞壽命都大于40 a。由表8可知，跨長11 m的海纜在流速較大時的振動主模態(tài)為二階，其最不利的累積損傷由1/4跨長處的應(yīng)變控制，最大流速1.52 m/s 時疲勞壽命大于40 a。

3.4 不同彈性模量和阻尼比下海底電纜累積損傷計算結(jié)果

在第3.1節(jié)～第3.3節(jié)的疲勞壽命數(shù)值仿真計算中選取的原海纜動態(tài)抗彎剛度EI=90 kN·m2，彈性模量E0=4.965×109N/m2，阻尼比為0.05。為考察彈性模量對數(shù)值預(yù)報結(jié)果的影響，計算時分別取彈性模量為0.75E0、1.00E0、1.25E0。張力T=10 kN、跨長L=8 m的海纜原型振幅比和累積損傷計算結(jié)果(E=0.75E0)如表9所示，最大流速取umax=2.0 m/s。(節(jié)選列出部分?jǐn)?shù)據(jù)。)

表9 海纜原型振幅比和2號計算點累積損傷計算結(jié)果(E=0.75E0)

彈性模量0.75E0對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速為1.48 m/s，隨著彈性模量增大，對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速增加。若疲勞壽命按大于40 a考慮(對應(yīng)累積損傷應(yīng)小于0.025)，隨著彈性模量的增加，疲勞壽命大于40 a所對應(yīng)的最大流速增加。

在第3.1節(jié)～第3.3節(jié)的疲勞壽命數(shù)值仿真計算中選取的原海纜阻尼比為0.05。為考察阻尼比數(shù)值預(yù)報結(jié)果的影響，計算時分別取阻尼比為0.02、0.05、0.09。張力T=10 kN、跨長L=8 m的海纜原型振幅比和累積損傷計算結(jié)果(ξ=0.02)如表10所示，最大流速取umax=2.0 m/s。(節(jié)選列出部分?jǐn)?shù)據(jù)。)

表10 海纜原型振幅比與2號點累積損傷計算結(jié)果(ξ=0.02)

阻尼比為0.02對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速為1.60 m/s，隨著阻尼比增大，對應(yīng)的一階主模態(tài)起振流速增加。若疲勞壽命按大于40 a考慮(對應(yīng)累積損傷應(yīng)小于0.025)，隨著阻尼比增大，疲勞壽命大于40 a所對應(yīng)的最大流速增加。

4 海底電纜疲勞壽命影響因素分析

以2號計算點(材料取鉛合金)為例，分析張力和跨長對海纜疲勞壽命的影響，數(shù)值仿真模型輸入原型參數(shù)如表11所示。選取的彈性模量為E0=4.965×109N/m2，阻尼比為0.05。

表11 數(shù)值仿真模型輸入原型參數(shù)

4.1 張力和跨長對海底電纜疲勞壽命的影響

通過分析可得，海纜跨長、張力變化引起起振流速及應(yīng)變幅峰值對疲勞壽命有較大影響。表12為起振流速分布。

表12 海纜疲勞壽命分布(umax=2.0 m/s)

表13為最大流速umax=1.7 m/s情形，跨長L=7～11 m海纜原型對應(yīng)不同張力的疲勞壽命分析結(jié)果。由表12與表13的數(shù)據(jù)對比可知，降低所采用的最大流速，可增加海纜的疲勞壽命。

表13 海纜疲勞壽命分布(umax=1.7 m/s)

圖3為最大流速為2.0 m/s和1.7 m/s情形下跨長7～11 m海纜原型對應(yīng)11 kN張力的疲勞壽命沿軸向分布。圖4為最大流速2.0 m/s和1.7 m/s下跨長7～11 m海纜原型對應(yīng)15 kN張力的疲勞壽命沿軸向分布，圖5為相應(yīng)的疲勞損傷沿軸向分布。數(shù)值結(jié)果所表現(xiàn)的變化規(guī)律與挪威科技大學(xué)Carl M.Larsen團(tuán)隊在考慮流速概率分布時所得到的規(guī)律吻合。圖3～圖5中跨長比即計算點所在位置距海纜懸跨起點的長度與跨長L的比值。

圖3 疲勞壽命沿軸向分布(T=11 kN)

圖4 疲勞壽命沿軸向分布(T=15 kN)

圖5 累積損傷沿跨長分布(T=15 kN)

4.2 彈性模量、阻尼比對海底電纜疲勞壽命的影響

表14為跨長L=8 m、張力T=10 kN、阻尼比ξ=0.05條件下，當(dāng)最大流速umax=2.0 m/s時，海纜原型對應(yīng)不同剛度的疲勞壽命分析結(jié)果。

表14 海纜疲勞壽命分布(L=8 m、T=10 kN、ξ=0.05)

由表14可知，在此條件下，彈性模量E/E0=0.75、1.00、1.25所對應(yīng)的海纜疲勞壽命分別為8 a、18 a和43 a，即當(dāng)海纜剛度增大時，相同跨長的海纜疲勞壽命延長。

表15為跨長L=8 m、張力T=10 kN條件下，當(dāng)最大流速umax=2.0 m/s時，海纜原型對應(yīng)不同阻尼比的疲勞壽命分析結(jié)果。

表15 海纜疲勞壽命分布(L=8 m、T=10 kN、E/E0=1)

由表15可知，在此條件下，當(dāng)海纜剛度相同(E/E0=1.0)時，阻尼比ξ=0.02、0.05和0.09所對應(yīng)的海纜疲勞壽命分別為7 a、18 a和409 a，即當(dāng)阻尼比增大時，相同跨長海纜的疲勞壽命延長。這是因為當(dāng)阻尼比增大時，相同跨長海纜跨中位置的應(yīng)變水平有所減小，其疲勞壽命有所延長。對于大阻尼情形，同一跨長海纜原型的疲勞壽命有顯著延長。

4.3 材料和位置對海底電纜疲勞壽命的影響

隨著海纜的內(nèi)力隨時間變化，其內(nèi)部各層的應(yīng)力(除中性層外)也隨時間做周期性的變化，但由于銅、鉛合金等易疲勞金屬材料分布在距離中性層不同的位置上，因此各層的疲勞壽命也不同。分別對銅和鉛合金及不同計算點下鉛合金的疲勞特性進(jìn)行分析。

圖6為跨長L=8 m，最大流速umax=2 m/s，張力T=10 kN、11 kN、15 kN條件下，2號計算點處海纜疲勞壽命沿電纜軸向的分布。

圖6 鎧裝銅線和鉛合金疲勞壽命沿軸向分布

由圖6可知，在不同張力條件下電纜軸向各點處，銅線的疲勞壽命大于鉛合金，銅線和鉛合金的疲勞壽命控制點均為跨中，且疲勞壽命從跨中到兩端逐漸增大。

表16為不同張力條件下銅線和鉛合金控制點處疲勞壽命分布。在相同工況下，控制點處鎧裝銅線的疲勞壽命遠(yuǎn)大于鉛合金，約為鉛合金的80倍。這是由于銅和鉛合金材料的疲勞特性曲線不同，在相同應(yīng)變下發(fā)生疲勞破壞時，銅能承受更大次數(shù)的循環(huán)應(yīng)變。

表16 鎧裝銅線和鉛合金控制點處疲勞壽命分布

圖7為鉛合金分別在跨長L=8 m，最大流速umax=2.0 m/s，張力T=10 kN、11 kN、15 kN條件下，2號、3號計算點處的疲勞壽命沿軸向分布。由圖7可知，在不同張力條件下電纜軸向各點處，3號計算點的鉛合金疲勞壽命均大于2號計算點，跨中位置為鉛合金疲勞壽命控制點，且疲勞壽命從跨中到兩端逐漸延長。

圖7 2號和3號計算點處鉛合金疲勞壽命沿軸向分布

表17為不同張力條件下2號和3號位置鉛合金的控制點處疲勞壽命分布。

表17 2號和3號計算點鉛合金控制點處疲勞壽命分布

在理論上應(yīng)對銅導(dǎo)體、鉛合金護(hù)套和鎧裝銅線分別進(jìn)行疲勞損傷計算分析，由于模型中假定海纜為均質(zhì)圓柱體，振動過程中所產(chǎn)生應(yīng)變沿中性層至外側(cè)(垂直于中性層方向)線性分布，中性層處應(yīng)變幅為零，鎧裝銅線處應(yīng)變幅最大，但在實際計算中，由于2種材料疲勞特性不同，在各工況下鎧裝銅線的疲勞壽命至少為鉛合金護(hù)套的10～102倍，因此，海纜的疲勞壽命由鉛護(hù)套控制。

4.4 外徑和重量對海底電纜疲勞壽命的影響

為研究外徑和單重對海纜疲勞壽命的影響，對外徑和單重變化時500 kV海底電纜的疲勞壽命進(jìn)行計算，邊界條件取跨長L=8 m、流速u=2 m/s、張力T=10 kN、阻尼比ξ=0.05。計算結(jié)果如表18和表19所示。

表18 外徑變化對海纜疲勞壽命的影響

隨外徑增大，海纜起振流速顯著增加，發(fā)生渦激振動的流速區(qū)間減小，響應(yīng)振幅比無顯著變化，由于響應(yīng)頻率下降，一個時間序列內(nèi)的振動次數(shù)減少，因此海纜疲勞壽命隨外徑增加而延長。

隨海纜單位長度質(zhì)量增加，海纜自振頻率下降，通過分析其無量綱頻率可知，起振流速降低，發(fā)生渦激振動的流速區(qū)間增大，因此海纜疲勞壽命隨海纜單位長度質(zhì)量增加而縮短。

為研究外徑和單重對海纜疲勞壽命的影響，對110 kV和220 kV海底電纜疲勞壽命進(jìn)行計算，計算參數(shù)如表20所示，并與500 kV海底電纜進(jìn)行對比。

表20 計算參數(shù)

表21 外徑、單重對疲勞壽命的影響

為研究外徑和單重變化時海底電纜疲勞壽命的變化規(guī)律，在跨長L=8 m、流速u=2 m/s、張力T=10 kN、阻尼比ξ=0.05條件下，分別計算110 kV單芯海纜、110 kV三芯海纜、220 kV單芯海纜、220 kV三芯海纜和500 kV單芯海纜的疲勞壽命。計算結(jié)果如21表所示。

由計算結(jié)果可知：與500 kV單芯海纜相比，當(dāng)其他條件不變時，110 kV和220 kV三芯海纜在流速2 m/s以內(nèi)未發(fā)生振動響應(yīng)；當(dāng)振動發(fā)生時，對于110 kV、220 kV和500 kV單芯海底電纜，隨外徑、單重的增加，起振流速增加，疲勞壽命不斷縮短。

5 結(jié) 論

(1)跨長增加對控制疲勞損傷的不同參數(shù)的影響表現(xiàn)為不同的規(guī)律，從而導(dǎo)致累積疲勞損傷和疲勞壽命隨跨長變化表現(xiàn)為非單調(diào)的變化規(guī)律。

(2)當(dāng)海纜剛度增大時，相同跨長的海纜疲勞壽命延長；當(dāng)阻尼比增大時，相同跨長的海纜疲勞壽命延長。

(3)在不同張力條件下電纜軸向各點處，銅線的疲勞壽命大于鉛合金，銅線和鉛合金的疲勞壽命控制點均為跨中，且疲勞壽命從跨中到兩端逐漸延長。在相同工況下，控制點處鎧裝銅線的疲勞壽命遠(yuǎn)大于鉛合金。

(4) 當(dāng)振動發(fā)生時，隨海纜外徑、單重的增加，起振流速增加，疲勞壽命縮短。

根據(jù)海底電纜振動及疲勞壽命的分析結(jié)論，為降低渦激振動對海底電纜疲勞壽命的影響，建議采取以下措施：在電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)方面，結(jié)合海纜的材料和制造工藝，適當(dāng)增加海纜的彈性模量和阻尼比。