随机波浪载荷作用下ETMD减振系统对导管架平台振动控制的仿真研究

以在役WZ12-1平台为原型建立导管架平台的有限元模型,将沿导管架桩腿分布的载荷转化为等效节点力进行加载,将桩基的作用用弹簧-阻尼单元模拟,忽略导管架附连水质量的影响进行有限元分析。通过构造ETMD减振系统,设置合适的系统参数,分析了随机波浪载荷作用下有、无ETMD减振系统时导管架平台的振动情况。结果表明,ETMD减振系统能够有效控制随机波浪载荷作用下导管架平台的振动。     

海洋导管架在复杂载荷作用下的动态响应

研究了海洋导管架自由振动及复杂载荷作用下的动力学行为。利用ANSYS软件建立海洋导管架平台三维模型,针对海洋导管架的结构及栽荷特点,将导管架结构离散成空间梁和板有限元单元结构,采用结构模态分析和瞬态完全法,编程计算了平台结构在波浪载荷及冰载荷作用下的动力相应,给出了其自振频率和谐响应,绘制了海洋导管架不同部位的变形随载荷参数变化的特性曲线。结果表明,由于海洋导管架所处工作环境特殊,对其进行静动态校核,甚至疲劳分析是非常必要的。     

随机波浪载荷下CII海洋平台结构可靠性分析

将位于渤海湾的CII导管架海洋平台看作空间钢架结构,应用ANSYS软件对导管架平台进行动力学分析,得到平台的基本动力学参数;考虑随机波浪作用,应用蒙特卡罗模拟法和有限元方法对结构进行可靠性分析。以各管件壁厚为输入变量,以甲板位移响应、导管架最大应力和平台总质量为输出变量进行灵敏度分析,评价影响输出变量变化的主要因素并计算出导管架构件的可靠度。该研究对导管架海洋平台的安全性评价和结构设计具有参考意义。     

随机波浪载荷下CII海洋平台结构可靠性分析

将位于渤海湾的CⅡ导管架海洋平台看作空间钢架结构,应用ANSYS软件对导管架平台进行动力学分析,得到平台的基本动力学参数;考虑随机波浪作用,应用蒙特卡罗模拟法和有限元方法对结构进行可靠性分析.以各管件壁厚为输入变量,以甲板位移响应、导管架最大应力和平台总质量为输出变量进行灵敏度分析,评价影响输出变量变化的主要因素并计算出导管架构件的可靠度.该研究对导管架海洋平台的安全性评价和结构设计具有参考意义.     

导管架平台在冰载荷作用下的动力响应分析研究

结合一具体的导管架平台,通过建模计算,确定了平台的自振特性,并根据海冰条件计算了平台在动冰力作用下的结构动力响应,对同类型平台的结构评估具有参考价值。     

基于相似模型的导管架平台波浪载荷数值模拟

为确保海洋平台在海浪环境下的安全生产,研究波浪载荷的数值模拟方法及波流耦合作用下平台结构的静动力响应。以导管架平台相似模型为例,应用有限元法,根据5阶Stokes波浪理论,对平台在波浪载荷作用下的静动力响应进行了数值建模和仿真分析。结果表明:在波浪载荷作用下,平台结构产生类周期往复运动,周期与波浪周期基本一致;平台不同位置的响应值不同,从泥线至平台顶端,响应值逐渐增大;平台甲板结构变形明显,最大应力出现在桩腿底部位置。为实际工程应用和安全诊断提供参考。     

浮式风机支撑结构在气动载荷和波浪载荷联合作用下的运动响应研究

海上漂浮式风机支撑结构具有良好的稳定性,是支撑风机正常工作的重要因素之一,而风机正常工作时叶轮旋转产生巨大气动载荷会对浮式支撑结构产生影响。目前,对风机浮式支撑结构动态响应的研究主要集中在极端海况下浮式风机支撑结构的运动响应,而考虑气动载荷影响的研究则较少。采用流体动力学理论和空气动力学理论并结合有限元方法对某三浮体式风机支撑结构在风、浪、流戴荷联合作用下的运动响应进行分析,其中风载荷将分为考虑气动载荷、不考虑气动载荷、将气动戢荷简化为固定载荷三种情况。研究结果表明:风机正常工作时支撑结构的运动响应主要受气动载荷影响;支撑结构的运动响应主要表现在纵荡,垂荡和纵摇方向;考虑气动载荷时,支撑结构在纵荡和垂荡方向上的运动响应均小于将气动戢荷简化为固定载荷的情况。因此,考虑气动戢荷对支撑结构的影响在工程实践中具有较大意义,为海上风机支撑结构的稳定性研究提供了理论依据。     

随机波浪作用下的平台动力响应分析

随着我国海洋石油开发逐渐由浅海转向深海,工作水深百米以上的深水导管架陆续投入使用,与浅水导管架相比整体刚度较小,而且海况更加恶劣,因此需要进行动力响应分析。本文以某典型深水导管架为例,使用SACS分析软件对开敞水域的波浪P-M谱进行拟合,生成伪随机浪,并通过动力分析模态叠加法得到导管架的动力响应,进而得到动力放大系数,作为静力分析中波流力的放大因子,从而模拟导管架的真实环境荷载。     

平台导管架波浪拍击计算参数分析

波浪拍击会对平台导管架飞溅区的水平杆件产生近乎垂直的作用力,通过分析这种作用力对结构的影响,并结合工程实例,为工程设计人员更合理地选择设计参数提供参考。     

水平载荷下群桩效应对导管架平台结构计算的影响

考虑群桩效应,分析了导管架平台在水平载荷作用下桩土间相互作用的计算原理。在AN-SYS软件中结合p-y曲线法,对某导管架平台分别建立了考虑和不考虑群桩效应的非线性有限元模型,以及泥面下6倍桩径处加固支的简化模型。通过对比3者的计算结果,得出群桩效应影响导管架平台结构计算的有关结论。     

随机荷载组合作用下海上导管架基础结构的动力响应分析

在导管架动力学分析中,开展了不同随机荷载组合作用下的导管架动力响应特性研究。基于AR线性滤波法和随机波浪理论及P-M谱对于风速和水质点速度、加速度进行模拟,从而计算得到塔筒所受风荷载与结构所受波流荷载,基于线性叠加法和Turkstra法对随机荷载进行组合,进行不同组合作用下的导管架基础结构的动力响应分析,对塔筒顶部位移及导管架基础顶部位移、加速度进行对比。研究结果表明,海上导管架基础结构在随机风与最大波流荷载的组合作用下,塔筒顶部和导管架基础顶部的动力响应最大,塔筒所受风荷载取值对于结构的动力响应影响较小,可进行简化处理,波流荷载对于结构的影响很大。     

导管架平台结构动力优化设计

为减轻导管架平台的质量,降低制造费用,对导管架平台进行了结构动力优化,其目标是寻找一组最优的圆钢管的外径和壁厚,使得整个导管架结构的质量最小.在建立了优化模型后,利用零阶法,以动冰载荷作为主要的环境载荷,对导管架平台进行结构动力优化,经过多次迭代计算,获得了显著的优化效果,使导管架的质量下降了22.55%,同时也表明了优化方法的有效性.此方法对于导管架平台结构设计有一定的参考价值.     

基于随机森林的导管架海洋平台结构模型修正方法

提出一种基于随机森林的有限元模型修正方法,能够快速、准确地给出导管架海洋平台结构模型的修正参数。选定平台不同的设计参数,对设计参数和基频进行Pearson相关性分析,得到与基频相关系数较大的参数,并重新设计试验参数获得基频。通过随机森林网络增加两者之间的非线性差异,验证网络精度及其泛化能力。结合实测数据,对比分析有限元模型的修正的效果。结果表明：模型的回归分数可达0.998,修正后的有限元模型可更准确地反映真实平台的动力特性。     

随机波浪载荷下基于断裂力学的结构疲劳分析算法研究

应用断裂力学方法进行结构疲劳评估,Paris法则给出了简洁的计算公式,但是对于海洋结构物来说,在随机波浪载荷下的响应是非常复杂的。因此,对于结构疲劳寿命的评估,寻求一种兼顾计算效率、准确度和安全性的计算方法是非常重要的。结构的响应应力是一个随机变量,为了提高计算效率,研究了其等效恒值应力;为了保证计算结果的安全性,探讨了长期波浪分布下应力的加载次序。     

复杂载荷作用下海上导管架的疲劳寿命研究

研究估算海上导管架的疲劳寿命及可靠性分析具有十分重要的意义。对海上导管架在复杂环境条件和操作条件下的疲劳损伤进行了系统和深入研究,在Pairs公式和Mason公式的基础上进一步推导,将多种载荷对导管架疲劳的影响综合在一起,提出了复杂载荷作用下的疲劳分析公式。Miner法则认为3种载荷作用下导管架的疲劳损伤可以用各自单独作用下的疲劳损伤计算获得,并将具体数据代入公式计算,验证了该方法的正确性。     

超强台风下导管架平台结构弹塑性分析

针对超强台风引起的导管架平台甲板上浪载荷,基于三线性上浪载荷时间历程,采用API模型与Stokes 5 th波理论建立了上浪载荷计算方法与流程。在此基础上,应用静力推覆分析方法考察了不同上浪高度下导管架平台结构承载能力与失效模式的变化规律,利用动力弹塑性分析方法探讨上浪高度对导管架平台结构动态特性的影响,结果表明:上浪载荷导致导管架平台极限承载能力降低,当上浪达到一定高度时,平台失效模式由桩基失效演变为导管架顶部失效;平台在弹性和塑性阶段均存在一定程度的动力放大效应,且塑性响应阶段的动力放大效应更加显著。本文研究成果可为我国深水导管架平台的安全评估与优化设计提供参考。     

导管架平台振动响应简化计算方法

针对导管架平台的初始设计阶段,提出了振动响应的简化计算方法。考虑主导管结构和支撑结构,将平台处理为底部固定的自由分布柔性体系,假定平台的质量和刚度沿高度线性分布,考虑导管架的一阶模态振动,采用模态分析方法,建立了导管架的广义振动方程,确定其等效质量、等效刚度和等效阻尼。在此基础上计算34m高导管架平台在波浪、海流及地震作用下的动力响应,并对该方法的适用性进行了讨论。     

导管架平台结构损伤数值模拟

为保证平台的生产作业安全,需进行实时健康安全监测。对损伤进行数值模拟是进行健康监测研究的基础方法。引用多尺度建模思想,采用多点自由度法对单元进行连接,提出将刚度剩余率作为衡量损伤影响程度的指标,并以此计算约束方程的耦合系数从而达到模拟损伤的目的。     

极端风暴潮下近海导管架平台结构安全分析

基于导管架平台极端环境作用下极限状态的分析,研究了近海导管架平台的结构安全。由极端风暴潮载荷的模拟方法,确定适用于近海导管架平台的安全评价方法。并以某近海导管架平台为例,进行甲板上浪载荷计算、静力非线性分析、动力响应分析及极限承载能力分析。结果表明:极端风暴潮作用下的上浪载荷会减弱近海导管架结构的极限承载能力,也会影响其抗力,须予以重视。     

油气爆炸冲击载荷作用下海洋平台结构响应及风险研究

采用大型通用有限元软件MSC/DYTRAN,对歧口QK18-2海洋平台舱室结构内部密闭空间内爆炸载荷作用下变形和破坏的情况进行数值模拟研究,从结构的变形失效和构件能量吸收等方面对海洋平台的典型舱室结构在不同加强方式下的动态响应进行数值仿真计算,并依据TNT当量法对该海洋平台某舱室进行了油气爆炸后的风险计算.