基于AQWA的轻型张力腿平台型式研究

随着全球能源危机的出现以及陆地现有资源的日益枯竭,各国相继把目光投向了海洋。我国南海水域蕴含丰富的石油资源,开发设计适宜于此水域边际范围(100 m—300 m)水深的海洋平台具有重要的实际意义。结合水动力分析软件ANSYS/AQWA,计算了三种型式的轻型张力腿平台在规则波下六个自由度上的运动响应幅值算子(RAOs)。结合平台的造价以及建造工艺,选取最佳的平台型式,并在不规则波作用下进行数值分析,得到时间历程结果。研究结果对中浅水域张力腿平台的选取具有一定的参考价值。     

海洋内孤立波中张力腿平台的水动力特性

基于内孤立波mKdV理论,采用时域有限位移运动方程,结合改进的Morison公式研究了两层流体中内孤立波与张力腿平台(TLP)的相互作用,针对东沙群岛南部海域附近某实测内孤立波特征参数,计算并分析了国际船舶结构力学会议提供的张力腿平台(ISSC-TLP)的内孤立波冲击载荷与运动响应,以及张力腿的张力变化特性.结果表明,内孤立波将对张力腿平台产生突发性的冲击载荷以及大幅度水平漂移运动,并使得张力腿的张力显著增大.     

海洋油气开采张力腿平台的水动力性能

 基于三维势流理论,在API风谱及JONSWAP波浪谱环境条件下,通过计算分析,研究了海洋油气开采张力腿平台的水动力性能。结果表明,张力腿平台的水平面外运动受到的波浪载荷,随着波浪频率的增大呈现快速下降趋势;垂荡、横摇及纵摇运动响应在波浪频率为0.4 rad/s时达到峰值,且垂荡运动位移不超过工作水深的5%,摇角不超过5°,体现了张力腿平台半刚性的运动特点;二阶差频波浪载荷作用于张力腿平台的y方向力约为x方向力的4倍,与一阶波浪载荷相比,二阶差频波浪载荷相对较小,但对张力腿平台的水平面内运动影响不容忽视。     

张力腿平台系索疲劳可靠性研究

提出了一种解决张力腿平台系索疲劳可靠性问题的思路,假设波浪载荷的长期分布是由ｋ个短期海况组成,且每一海况中的应力范围的短期分布服从Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布,利用整个张力腿平台动力响应分析以及系索有限元应力分析得到系索结构的应力谱,采用两种方法对张力腿平台系索疲劳可靠性进行了研究。首先,采用Ｍｉｎｅｒ线性累积损伤模型,并考虑了平均应力的影响以及进行了雨流修正,对系索结构进行了疲劳可靠性分析,随后,建立了     

TLP张力腿涡激非线性响应

对张力腿平台（简称TLP）的张力腿提出了一种新的数学模型,并在波浪,水流共同作用下对张力腿的横向涡激振动进行了研究,通过实例计算了发生谐持时的响应,同时讨论了应用伽辽金法的项数对精确度的影响,所得结果具有重要的参考价值。     

基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析

根据南海海域海洋981半潜式深水钻井平台的实际工况,分析了该钻井平台与锚泊系统的风、浪、流等环境载荷;以海洋石油981半潜式深水钻井平台作为锚泊定位系统研究的对象,应用AQWA进行模拟仿真,建立了平台的三维模型,并分析了钻井装置在波浪载荷作用下的运动响应;鉴于该深水钻井装置采用12点对称布锚方式被固定在海平面上,通过改变顶部预张力倾角,分析在不同环境载荷下,顶部预张力倾角对锚泊系统的张力响应和钻井装置运动响应的影响。     

新型分离式张力腿平台概念设计

通过对张力腿平台型式、特点及发展历程的分析,提出张力腿平台型式创新及性能优化应遵循主体集中布置、延伸式系泊、最小水线面等趋势,进而提出了新型的张力腿平台概念。该新型平台主体在垂向自平衡与系泊系统分离,且具有最小化的水线面和延伸式系泊等特性。最小化的水线面的概念可以最大限度减小平台在水线面处所受环境载荷。主体垂向分离且自平衡的概念可以同时保证平台的静水回复刚度,并解除平台纵、横荡与垂荡的耦合效应,减小张力腿的“疲劳效应”。主体垂向可以在底部附加垂荡板以控制垂荡。延伸式系泊可以增加平台在纵、横摇方向上的刚度。之后本文又给出了此种平台概念设计的具体流程和要点,并概念设计了一座新型平台。     

船舶与海洋平台碰撞的动力响应分析

建立了船舶与海洋平台碰撞的弹塑性动力分析方法．首先研究了平台圆管构件的局部凹陷特性，推导了一个带凹陷损伤的圆管截面的屈服条件，以考虑局部凹陷损伤造成的构件承载能力的减弱．采用塑性节点法结合大位移分析理论，综合考虑构件的局部凹陷变形、构件整体变形以及平台结构的总体变形，对船与平台组成的碰撞系统的非线性动力响应作了详细的数值模拟，得到了碰撞过程中平台结构变形、损伤和碰撞力等响应信息．最后，给出了一个典型的供应船与导管架平台碰撞的计算例子．     

基于拉-压损伤模型的爆破漏斗动力响应分析

以爆破漏斗试验为对象,建立基于H-J-C(JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE)损伤模型并考虑岩体拉伸损伤的拉-压动力损伤本构模型,运用LS-DYNA软件,在构建动力有限元模型的基础上,研究爆破漏斗的形成过程,分析岩体的动力损伤特征,并与实测数据进行对比。研究结果显示:该模型的计算结果与理论和试验的结果相符,拉-压损伤动力模型可较好地反映岩体的动力损伤特征;通过与实测结果的对比分析揭示爆破漏斗形成机理和岩体的破坏形式;自定义的岩体拉-压损伤模型具有一定的工程应用价值。     

极端风暴载荷下导管架平台的动力响应分析

为评估导管架平台在极端风暴工况下的整体安全性能,基于ABAQUS有限元软件建立导管架平台的有限元模型,在极端平均风工况下对平台进行了静力分析,在极端脉动风工况下对平台进行了动力分析,重点探讨了平台在三种极端风暴工况下的应力、位移、速度及加速度响应。结果表明：平台的应力集中容易发生在桩腿桩基处,平台在极端风暴工况下的位移及应力响应均满足设计需求;平台强轴的固有频率大于弱轴的固有频率,自振周期远小于波浪周期,不会发生波激共振;平台在极端风暴工况下的位移及加速度响应极值可为结构振动监测系统的预警阈值设定提供参考。     

基于不同上覆岩层的浅埋隧道动力响应特性研究

利用Midas NX有限元数值模拟软件对浅埋隧道数值模型进行非线性时程分析,研究了在不同上覆岩层的情况下,岩层类型和地震波激振峰值对浅埋隧道加速度动力响应的影响。结果表明:在Ⅰ~Ⅴ类上覆岩层状况下,衬砌上各测点的放大系数大于1;不同上覆岩层对衬砌加速度动力响应均有放大效应;围岩条件越好,隧道抗震性能越强。在Ⅰ~Ⅲ类上覆岩层条件下,地震波激振峰值对隧道动力响应的影响比在Ⅳ及Ⅴ类上覆岩层条件下要大。     

车辆移动荷载作用下的基坑边坡动力响应

车辆移动荷载会影响基坑边坡的沉降变形,严重者将导致基坑坍塌。通过数值模拟分析了车速在20km/h、15km/h和10km/h三种工况下的基坑竖向位移特征,并与柔性基础地基沉降位移计算方法和现场测试数据进行对比。结果表明：基坑的动力响应完全依赖于车辆的移动荷载变化,与共振无关。车速越慢,竖向位移变化越明显。位移变化最大的位置在基坑顶部,且随着深度的增加,位移响应逐渐减小,在地表12.5m以下,移动荷载对沉降位移已无明显影响。数值模拟中的瞬时最大位移与柔性基础地基沉降位移计算方法得到的结果相近,验证了数值模型的可靠性。与测点实测位移对比可知,基坑顶部出现了一定塑性变形,由于模拟时间的界限,计算的最大塑性位移为6mm,小于实测值,符合力学预期。上述研究成果可为设计前期移动荷载对基坑的扰动估算提供一定的参考。     

海洋平台环境载荷局部动力效应分析

针对一般的结构动力分析有限元程序在进行动内力的计算时没有考虑局部效应的影响问题。采用时程分析方法,对渤海中南采油平台(MSW)在环境载荷下进行了动力分析,重点分析了其局部动力效应。计算数值结果表明某些杆件的局部振动所产生的动内力对其设计起决定作用,而这在以前的动力分析中是被忽略的。这表明对结构进行动力分析时应该考虑其局部效应。     

浮吊海上补给作业的动态特性仿真分析与研究

浮吊在进行海上补给时,吊重绳索的下降、摆动以及船体的受迫运动,使吊重下降时很容易碰撞甲板,引发重大事故。考虑吊点处的弹性力,建立了浮吊吊物系统的动力学方程。在MATLAB平台上采用数值分析的方法,分别对吊重静止时和作业时的动态特性进行研究。结果表明绳长、海况、下降速度等对补给安全有重要影响。计算得出的吊重下降速度和位移规律,可为波浪补偿系统提供重要依据。