海洋平台结构随机动力响应谱疲劳寿命可靠性分析

对随机波浪荷载作用下海洋平台结构动力响应和疲劳寿命评估理论作了简要叙述，通过对某深水导管架平台经损伤加固维修后整体结构的随机动力响应分析，应用随机波浪谱和线性疲劳累积损伤理论，进行了导管架结构构件和管节点的详细疲劳寿命评估，计算模型充分考虑了对平台结构动力性能和疲劳寿命有着显著影响的附属结构和质量，以及结构-桩-土的相互作用.计算结果表明,海洋平台结构的一阶模态对动力响应起主导作用；与受损构件相连接的构件疲劳寿命与损伤前相比有明显的降低，但都满足设计使用要求；频率数和频带宽的合理选取对随机波浪动力荷载作用下结构的响应有着显著的影响.     

深水池造波系统数值造波仿真研究

造波系统作为哈尔滨工程大学新建多功能深水综合试验水池的重要组成部分,对其进行相关的数值仿真研究具有现实意义.基于摇板式造波机理论和阻尼层消波思想,使用VOF方法,结合RNGk-ε模型,通过求解Navier-Stokes方程,建立了与该深水综合试验水池相应的二维数值波浪水池,对深水池造波机生成二维规则波及不规则波时的情况进行了数值造波仿真,给出了该数值波浪水池的波浪衰减规律,数值计算的结果表明,数值波浪水池内可以长时间地产生稳定的规则波和指定谱型的不规则波,为深水池造波机控制系统调试及水池波形的测量提供了依据.     

风浪联合作用下半潜式平台运动响应分析

提出风浪联合作用下深海半潜式生活平台随机运动响应的分析方法。首先,基于50对现场实测风速和波浪数据的相干函数分析,提出深海脉动风速和波浪过程的相干函数模型及其参数估计方法,并由平均样本相干函数估计出模型参数;其次,由脉动风速和波浪的互谱密度矩阵生成深海风速和波浪的随机样本,建立基于风、浪时历输入的SeSam软件分析技术,计算平台的随机运动响应样本;最后,利用移位广义对数分布(Shift Generalized Lognormal Distribution,SGLD)模型和Gumbel Copula,建立平台随机运动响应联合极值分布的估计方法。实际平台的随机风和浪运动响应分析,验证了本文提出方法的有效性。本文的研究对深海半潜式生活平台的安全性和可靠性评估具有一定的参考价值。     

灌浆卡箍在海洋下的载荷分析与实验研究

海洋平台导管架的修复是海洋工程的一个重要研究方向,其中灌浆卡箍加固修复应用最广。为了解在复杂海况下灌浆卡箍受到波浪与海流共同作用下的水动力,本文首先利用Morison公式分析灌浆卡箍上的线性波浪载荷。确定垂直方向和水平方向卡箍受到的波浪力和海流力,并进行水动力载荷计算,最后使用压力机对卡箍进行防脱实验。创新性的分别对卡箍进行垂直和水平方向的水动力进行分析,然后利用直管长螺栓型卡箍进行防脱实验,进而了解其所受的滑脱力。证实了灌浆卡箍加固修复方法对海洋平台导管架的安全性和可靠性有很大的帮助。     

基于原型测量的渤海导管架平台抗冰保障系统

在渤海,多座仍在生产运行的以冰荷载为其控制荷载的导管架平台已接近或超过其设计寿命,冬季严重的冰激振动可能威胁导管架平台的安全运行。为保障渤海导管架平台的安全,在渤海几座导管架平台上安装了完整的原型测量系统,以建立渤海导管架平台抗冰保障系统。渤海导管架平台抗冰保障系统以渤海导管架平台冰激振动预报模型为核心,结合平台现场监测和平台失效准则,保障了渤海导管架平台在冬季冰期的安全运行。     

海洋平台阻尼隔振减振原理及振动控制效果分析

导管架式海洋平台是海洋钻采应用较为广泛的一种平台结构形式，笔者研究了导管架式海洋平台结构阻尼隔振原理及振动控制效果．分析和研究了导管架式海洋平台结构采用阻尼隔振技术的基本原理，建立了导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型，推导了简化模型结构第一振型阻尼比的计算公式．研究了隔振层参数当结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔振层层间相对位移的控制效果，进行了在波浪力工况和地震工况下的数值模拟．结果表明，阻尼隔振方案是导管架式海洋平台的一种有意义的减振措施，当阻尼隔振层刚度较大时，可以有效控制平台结构的振动．     

网构软件模型中的抽象状态机设计

为了更好地支持和实现网构软件的自动化,提出在网构软件模型中使用抽象状态机(ASM).在Internet的计算环境下,采用peer-to-peer(P2P)拓扑结构作为网构软件模型的支撑网络环境,使用ASM的方法从较高的抽象层次(概念层)描述整个系统的行为与状态变迁,使系统特征易于把握.分析网构软件模型中ASM的架构,详细阐述ASM的运行规则,说明了系统状态特征的变迁情况.根据ASM方法所涉及到的各种状态、事件、方法、数据、规则等进行相应的设计和实现,已经初步形成一个网构软件设计和运行的支撑平台,证明了ASM在网构软件模型中的可行性以及ASM能够实现网构软件的自动化特性.     

实际海浪环境下大尺度模型试验研究

舰船环境适应性研究引起世界各海洋强国的高度重视,研究采用实际海浪环境下的大尺度模型试验方法通过近海岸海区实际海浪环境下大尺度模型运动物理仿真试验研究,分析了近岸波浪特征,并基于NARMAX(带外生变量的非线性自回归滑动平均模型)模型应用谐波探测法求解船模非线性系统频率响应函数通过与水池小尺度模型试验结果比较,表明该试验方法可行,为舰船环境适应性研究提供了一种有效的试验手段.     

混凝土敞口矩形水池池壁水平力有限元计算分析

水池池壁水平力是水池内力分析的重要组成部分,为了研究其变化分布规律,以及对配筋的影响,以混凝土敞口矩形水池为计算模型,考虑空间整体作用,采用SAP2000有限元分析软件,对不同长宽比和长高比条件下的水池池壁的边缘反力系数、水平轴力和水平弯矩受力情况进行了分析,并与《规程》的简化算法做了比较。分析结果表明:《规程》边缘反力系数与整体分析值基本接近,但在长高比为0.5和3.0的条件下偏差较大;水平轴力对配筋的影响较大,随长宽比的增加而增大,特别是池壁的顶部。 更多还原     

基于Windows的摇板式造波机波浪模拟技术研究

造波机是船模耐波性水池主要的实验设备,其波浪模拟性能对船模耐波性试验具有很大影响．以早期从国外引进的水池摇板式造波机为研究对象,分析了该造波机的系统构成,介绍了利用摇板式造波机在船模试验水池中进行人工波浪模拟的原理及控制方法．给出了造波控制系统的传递函数及波浪目标谱的修正方法,并将原DOS系统下的系统控制应用软件进行升级改造,开发出适用于WINDOWS操作系统下波浪模拟控制程序．提出了利用VB软件编制实时控制应用程序时确定控制信号离散周期与生成软件定时器的方法,使造波机在WINDOWS环境下也能在水池中进行规则波与二维非规则波的模拟,恢复了该造波机对二维非规则波的模拟功能．通过试验测试及实际工程项目的验证,取得了满意的效果．这一技术可为造波机控制系统设计与改造的研究人员提供参考．     

单点系泊海洋导管架平台结构的疲劳寿命可靠性分析

为了确保海洋平台结构继续安全可靠地运行，根据BZ28 1 SPM油田海域环境荷载的统计特性，利用Rayleigh分布对波高和系泊力进行离散化，运用线性波浪理论计算作用在小尺度结构上的波浪力，采用有限元法分别计算在波浪力和系泊力作用下结构构件的名义应力，乘以相应的应力集中系数，得到管节点的热点应力范围.应用疲劳累积损伤理论和S-N曲线对导管架结构的疲劳寿命进行了可靠性评估.分析结果表明，波浪荷载引起的结构疲劳损伤相对于系泊力荷载是非常小的；对由波浪力、高频系泊力和低频系泊力引起的导管架结构的疲劳损伤进行线性累积相加是不合理的，这样得到的疲劳寿命比采用组合方法计算得到的疲劳寿命大很多，会导致过高地估计结构的疲劳寿命.     

储罐外爆冲击波数值模拟及超压公式研究

为研究储罐外爆冲击波的传播规律和对储罐安全性的影响,应用软件LS-DYNA建立炸药-储罐的数值模型,并进行空爆数值计算。研究分析储罐外爆冲击波超压的衰减关系和罐体的动力响应,与经验公式的对比验证了模型的可信性,并结合经验公式平均值对数值模拟结果做了进一步修正。结果表明:冲击波运动到迎爆面中心后,外罐主应力在10 ms时迅速达到最大值,随后主应力值迅速减小,并不断振荡;迎爆面中心首先产生较大的拉应力,混凝土外罐的破坏属于脆性破坏;比例距离大于1时,现有超压计算公式拟合超压的衰减规律误差较小,比例距离小于1时,超压计算公式误差较大,修正后的超压计算公式可为储罐抗爆设计提供参考。     

水工模型试验船模通航波高采集测量系统及其应用

目前,有关引航道通航水流的研究,国内主要依赖于实体模型及船模试验,波高测量对于航道通航问题,对船队航行安全具有非常重要的意义.现开发一套由软、硬件组成的波高数据自动采集分析系统,并将其成功应用于乌江银盘水电站水力学整体模型.该系统方便、迅速、操作简便,可满足科研生产需要.由于采用面向对象方法开发,进一步开发功能十分方便.     

立式储罐储液晃动波面振动分析

针对真实地震作用下立式储罐的波面振动是否有高阶阵型的参与这一问题,通过有限元软件ADINA对一万方立式储罐作在地震作用下的晃动响应分析,并得出以下结论:立式储罐的晃动波高与输入地震动峰值加速度成线性关系,两激励波高与响应峰值加速度的比值相同;不同储液比对晃动波高和一阶晃动周期的影响较小;不同地震动作用下的晃动波高径向极值点位置不同,极值点越靠近罐心处,晃动参与振型越丰富,振型叠加越明显,并表明储液在地震作用下的晃动是由多阶振型叠加的结果。     

波浪能发电“点头鸭”式稳态绕流数值模拟研究

以FLUENT软件为平台建立二维数值模型,对＂点头鸭＂在不同攻角不同来流速度下的稳态绕流进行了数值模拟。本文模拟得到了不同攻角和来流速度下＂点头鸭＂受到的波浪力,以及相同攻角下＂点头鸭＂在不同来流速度时的速度场,并进行了分析和对比。所得结论可为开发利用高效飘浮式波浪能发电装置提供理论依据。     

深孔爆破对房屋结构的非线性动力反应

运用有限元分析软件模拟了岩石深孔爆破过程中，爆破对周边房屋结构的动力响应。建立了岩石深孔爆破的有限元模型，对爆破地震的产生过程进行模拟，获得距爆孔一定距离范围内某区域的加速度时程曲线，即爆破地震波；在此基础上，将所取得的爆破地震波输入地基、基础与框架的协同工作体系，对爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作的反应进行了非线性动力时程分析。并与底部刚结的结构模型在爆破地震波作用下的动力反应进行了比较，分析了2种结构模型的特点。     

一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法

考虑地震波在坡体内的传播特征,基于拟动力法,结合传统静力边坡稳定性分析极限平衡法(瑞典条分法),推导了边坡地震力公式和地震边坡稳定性安全系数公式。在此基础上,借助MATLAB软件开发了最危险滑面搜索和安全系数求解程序,实现了一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法。通过探讨地震动特性对地震边坡稳定性的影响,得到了地震边坡稳定性安全系数随地震动参数的变化规律。对于既定边坡,其安全系数随地震波初始相位呈现周期性波动变化,存在最小安全系数; 并且此安全系数随地震系数和地震波波长与边坡坡高比的增大而减小。此外,从波动理论角度揭示了拟动力法与拟静力法的区别与联系,给出了两类方法的适用范围:当地震波波长与边坡坡高比大于10时,两类方法所得结果基本一致,均适用; 而当地震波波长与边坡坡高比小于10时,拟静力法所得结果较拟动力法相对保守,仅拟动力法适用。     

A novel tuned heave plate system for heave motion suppression and energy harvesting on semi-submersible platforms

Deepwater offshore structures such as semi-submersible platforms suffer powerful ocean waves due to their location and site condition. The long distance away from the shore also brings many difficulties to energy supply for the platform operation. How to reduce the response of the platform and convert the wave energy into electrical power is a meaningful topic. In this paper, a tuned heave plate system (THP) is presented and designed to be employed on a semi-submersible platform for heave motion suppression and energy harvesting. This THP system is composed of spring supports, a power take-off system (PTO), and a heave plate. The PTO system is a permanent magnet linear generator (PMLG), which could directly convert the kinetic energy of the heave plate into electronic power. The stiffness of the spring supports is designed based on the principle of the tuned mass damper (TMD). The numerical model of the platform and the THP system is established according to the hydrodynamic analysis results of the platform. The model is tested and modified by scale model tests on the platform in the wave tank. A parameter study, including the size, tuned period, and damping ratio of the THP system, is conducted systematically based on the numerical model. The optimal parameters of the THP are selected due to the maximum heave motion reduction under severe wave conditions in South China Sea. The performance of the semi-submersible with and without the THP system under different wave conditions is analyzed. It is demonstrated that this novel tuned heave plate system could reduce the heave motion of the semi-submersible platform significantly and generate considerable power, which makes the THP system have a broad prospect for development.