基于SACS的海洋固定平台地震响应分析

主要针对地震载荷作用下的海洋平台结构动力响应问题进行研究.分析采用海事结构有限元分析程序SACS,建立动力分析有限元模型,使用Guyan缩聚法对平台结构进行动力特性分析,在动力特性分析基础上,选用API RP 2A-WSD地震响应谱从X、Y、Z 3个方向对平台结构进行抗震分析,得到3个方向结构地震响应的最大值,最后对结构强度校核进行校核.结合工程应用,对辽东湾某钢制固定平台进行分析.分析结果表明,该平台在实际工程应用中是安全合理可行的.     

基于ANSYS的HJJ31546型海洋井架安全性分析

采用ANSYS软件对HJJ31546型海洋井架进行不同工况下的静力计算、模态分析及地震谱响应分析,得到了井架结构的固有频率、振型及在各种工况下的最大应力。结果表明:HJJ31546型海洋井架符合API Spec 4F设计规范;外界环境频率接近1.5Hz时,井架可能会因共振而受到破坏;井架沿地震位移激励方向的响应明显。所得结论可为海洋钻机井架的设计、优化、评价提供理论依据。     

JJ454/49-H型海洋动态井架动力特性分析

基于大型通用有限元软件ANSYS,对JJ454/49-H型海洋动态井架结构进行模态分析和谐响应分析,得到井架的自振特性（频率和振型）和结构的响应随频率变化的规律。首先进行模态分析,确定井架结构的固有振动特性,并对井架进行了海洋波浪脉动反应测试,测得结构的动态特性与理论计算结果基本吻合;其次,对该井架进行谐响应分析,分析在正常工作载荷作用下的稳态响应,得出结构的响应随频率变化的规律,从而确定该井架的共振特性,为海洋井架的优化设计、强度校核和安全性评定提供依据。     

JJ170/41-K型石油钻机井架结构动态响应分析

结合JJ170/41-K型石油钻机井架的工程设计实例,基于ANSYS对JJ170/41-K型井架结构进行模态分析和随机振动分析,得到井架的自振特性(固有频率和振型)和井架结构在地震激励作用下的随机振动响应,从而确定了井架结构的固有振动特性以及井架顶部在地震激励作用下的位移、加速度响应。研究结果表明:JJ170/41-K型井架的刚度满足要求,若井架失稳,主要失稳形式为整体失稳,并且在转盘最高转速下会产生共振,在地震激励作用下,井架在激励方向的振动响应尤为明显。     

ZJ90/6750DB超深井钻机井架及底座地震响应分析

为了研究地震作用下井架及底座的力学性能,以ZJ90/6750DB超深井钻机井架及底座为对象,应用BEAM188建立有限元模型。通过模态分析得到其自振频率和固有周期,依据APISpec4F第3版应用反应谱振型法对结构进行地震响应分析,得到了井架及底座在X、Y、Z3个方向地震激励作用下的变形及应力分布规律。结果表明,该井架及底座结构设计安全可靠,抗震能力强,在地震激励作用下的变形和应力均符合要求,计算结果为超深井钻机井架及底座的抗震设计提供了理论基础。     

HJJ450／45-T型海洋井架动力特性分析

为获得HJJ450／45-T型海洋井架的自振特性（固有频率和振型）和井架结构在地震激励作用下的随机振动响应,应用有限元软件ANSYS对HJJ450／45-T型海洋井架进行模态分析和随机振动分析。确定了井架结构的固有振动特性,分析了井架顶点在地震激励作用下的位移、加速度响应。结果表明,HJJ450／45-T型海洋井架刚度富余,地震激励作用下,井架在激励方向上的随机振动响应最为明显,而且在转盘最高转速下有发生共振的危险。     

A形石油钻井井架结构分析

根据A形石油钻井井架的结构特点，用有限单元方法，把井架杆件模拟为空间梁单元，对井架结构进行了静态力学性能、自振特性、动态响应、稳定性等综合性能分析。由计算结果可知，井架的竖向位移及杆件中的应力值与大约载荷呈良好的线性关系，通过检测井架大腿杆件的应力值，可间接评价井架的承载能力；A形井架没有明显的局部刚度薄弱部位，低阶振型就反映了结构的整体振动形式；钻井过程中井架始终处于动态，对其承载能力进行评估时，必须综合考虑静力、动力和稳定性，才能得到符合实际的结果。     

半潜式钻井平台上钻机井架振动分析

以某半潜式钻井平台上钻机井架为实例,借助于ABAQUS非线性有限元分析软件对井架结构进行简化,并建立有限元模型。通过对井架结构的模态分析和随机振动分析,分别得到该井架的自振特性(包括固有频率及阵型)和井架结构在地震、波浪激励下的动态响应随时间、频率的变化规律,分析结果有助于在设计井架结构时避开其共振频率范围,进而为选择平台上有振动特性的配套设备提供理论依据。     

井架结构随机地震反应分析

井架结构在地震作用的反应受多种不确定因素的影响,为了更真实地进行地震作用下的结构安全性评价,在选择适用于井架结构地震反应分析的随机地震动模型及其参数确定方法的基础上,应用结构随机振动理论和有限元分析方法,对JJ315/43-A形井架结构进行随机地震反应分析,以获得结构的响应功率谱和标准差等结果。最后得出结论:(1)井架结构随机地震反应的功率谱密度函数在结构的自振频率处有尖锐峰值,井架结构的随机地震反应是一个窄带过程;(2)井架结构左右方向基频(1.28Hz)对应的输入功率谱值要大于结构前后方向基频(0.8086Hz)对应的功率谱值,由此引起的井架结构在左右方向有较大的主应力反应。     

结构动力修改在车装钻机井架设计中的应用

运用结构动力修改的基本原理,以ZJ30/1700CZ车装钻机井架为研究对象,分析其动 态特性,进而对影响固有频率的井架几何参数进行灵敏度分析,找出结构振动的薄弱环节,并提 出相应的改进措施:(1)井架第3阶固有频率对应的模态为ZJ30/1700CZ钻机井架的危险模态, 改进该模态对改善井架结构动态特性有显著效果;(2)提高井架的斜杆钢材型号可以使修改后的 井架动态特性得到改善,在工作中能有效地脱离共振危险区;(3)利用有限元分析结果进行结构 动态特性的灵敏度分析及动力修改的最大特点是,在井架结构设计阶段只有有限元模型(设计图 纸)存在,所以修改设计方便。     

ZJ15D型石油钻机井架的瞬态响应研究

传统的通过静力或者利用最大设计大钩载荷乘以动载系数代替动载荷的研究方法对石油钻机井架进行结构分析，已经不符合现场石油钻机井架在复杂时间载荷作用下的真实动响应情况，尤其在起下钻和钻进时，钻机井架要承受瞬态冲击、钻机振动等随时间变化的载荷作用。为此，运用时间历程方法，通过模拟井架钻井时的情况，结合大型有限元ANSYS软件，对大庆油田普遍采用的ZJ15D型石油钻机井架进行了动响应计算。得出了以下结论：①在瞬时冲击下，井架动力响应的产生在钻具立柱轴向、井架侧向和前开口方向具有同时性，但最大值出现的时刻不同；②严重冲击载荷作用下，井架顶部开口方向响应最为强烈，危险时位移可达4 cm。     

XJ850修井机井架地震响应分析

伸缩式桅型修井机井架承受的载荷较为复杂,主要有恒定载荷、工作载荷和自然载荷。以XJ850 2节伸缩式桅型修井机为研究对象,对不同来向的地震工况进行力学分析,探究井架的最佳布置方位和在最坏布置情况下的结构强度。建模时采用经典Beam188梁单元来模拟井架的拉弯效应,利用Link180杆单元来模拟工作绳的张紧效应,并利用Mass21质量单元来模拟附属结构的重力作用。分析结果表明,底部剪力(同一地震激励)从不同方向作用在井架上时,结构的应力有所不同;若剪力沿y+方向,则井架应力最大,若剪力沿y-方向,则井架应力最小;Y型底座的前支柱处应力最大,视为危险区域,在烈度为7的多遇地震工况下,结构仍然满足API Spec 4F标准的应力强度要求。所得结论可为有效规避井架地震伤害提供依据。     

某450T海洋井架的谐响应分析

海洋钻机井架所处工作环境异常恶劣,不仅承受静载荷的作用,还要承载大量的诸如平台动态设备激励、风载和海浪等动载荷的作用。在谐响应理论分析的基础上,在有限元软件中采用直接法建立了某450T海洋井架模型,对模型中的3个节点X和Z方向位移进行分析。分析结果表明,第72节点和第2037节点X方向位移均大于Z方向位移,说明井架X方向刚度较Z方向差;井架顶部第3853节点附近位移均很小,说明井架工作中不会产生较大的强迫振动。所得结论为海洋井架的优化设计、强度校核和安全性评定提供了依据。     

浅海桩腿自升式钻井平台地震响应分析

从自升式平台的结构特点及其在海上作业时受到海洋动力荷栽作用的特点出发，分析了自升式平台结构动力分析体系和动力方程．对插桩自升式平台进行自振特性分析及其与波浪发生共振可能性分析，并重点研究了地震作用下自升式平台动力响应．用地震响应谱进行分析。     

静水中铰接塔平台的地震响应分析

研究静水中铰接塔平台在简谐地震作用下的动力响应特性。将铰接塔平台简化为质量集中在节点的杆模型,建立了铰接塔平台的非线性运动微分方程,计算了高400m的铰接塔平台的自振特性,以及不同水深情况下地震引起的平台的动力响应,讨论了不同水深及底铰摩擦系数对铰接塔平台地震响应的影响。     

载荷对石油钻机井架动力特性的影响分析

根据石油钻机井架的结构特点,采用有限元方法对井架结构进行有限元离散,主弦杆和斜横撑杆采用2种单元截面形状的空间梁单元模拟,建立了精细的井架有限元模型,共分析计算了8种工况下的井架动力特性。探讨了石油钻机井架的自重载荷,特别是大钩载荷产生的预应力对井架动力特性的影响,得出了一些有价值的结论。     

大型干式煤气柜的结构动力特性解析

煤气柜是煤气输送管网中被广泛应用的一种储气设备,其空间结构一般为高耸薄壁结构,对于地震及强风等动荷载较为敏感。为了保证煤气柜的安全,需对其进行抗震、抗风设计,而其前提则是必须了解煤气柜的结构动力特性。为此,应用现场实测和有限元分析方法对某300 000 m~3大型圆筒干式煤气柜的动力特性进行了研究。首先,在自然环境激励下进行了煤气柜加速度响应的现场实测,并对煤气柜的结构进行了动力特性参数识别,得到煤气柜活塞位于3/8柜体高度工况下的结构动力特性参数。其次,考虑到煤气柜柜体与柜顶的不同连接形式,建立了两种有限元分析模型,即有盖模型和无盖模型,分别对煤气柜结构动力特性参数进行了计算与分析。最后,将两种有限元模型计算得到的结果与现场实测结果进行了对比分析。结果表明,应用无盖模型计算得到的结构动力特性与现场实测结果更为吻合。该研究成果可为类似结构煤气柜的抗震、抗风设计提供参考。     

离岸结构的动力分析与模糊地震响应

用响应谱理论研究了离岸结构的动力分析与地震分析.考虑了烈度的模糊性和场地土分类的模糊性,利用模糊随机过程模拟地震地面运动并给出了相应的计算公式.文中还对非线性流体阻力进行了等效线性化,得到非模糊地震响应的公式,在此基础上进一步考虑了离岸结构的模糊地震响应.并用算例进行了结果分析.     

动力参数法预测钻机井架结构承载能力研究

为及时准确地识别在役钻机井架结构损伤,提出了基于动力参数预测井架结构承载能力的方法。利用模态分析技术,识别出理想情况下井架结构的动力特性参数(如固有频率、振型等),与结构实测动力特性参数进行比较,由此来判断井架结构的损伤程度。通过对动力测试参数关于井架结构待识别参数的灵敏度分析形成识别过程中的残差方程,采用优化方法求解当前井架结构的参数真值,进而预测井架结构的承载能力。该方法为在役钻机井架结构的损伤识别和安全监测提供了一条有效的途径。     

固定式海洋平台地震分析方法对比研究

海洋环境中的固定平台,除承受结构自重及甲板设备重量等静荷载作用外,经常受到诸如风、波浪、海流、地震、船舶撞击等各种环境动力荷载的作用,其中地震是一种较典型的动力荷载。地震分析的方法很多,本文主要对响应谱分析法和时程分析法进行对比,响应谱分析法和时程分析法使用的计算软件和结果判断标准均不同。通过两种方法的计算结果比较得出结论:响应谱分析法计算结果过于保守,会浪费钢材,时程分析法使平台设计更经济节约。