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。     

导管架平台在随机波浪载荷作用下的结构响应

利用ANSYS有限元软件建立三维导管架平台结构模型,结合随机波浪理论、莫里森方程及JONSWAP谱,对危险区域的2个敏感性单元以及1个节点进行详细分析,研究导管架平台在8个不同浪向随机波浪载荷作用下的结构响应问题。考虑波、流联合作用对导管架平台结构响应的影响,对导管架平台在极端随机波浪载荷作用下的响应进行分析。     

导管架平台冰激振动响应分析

根据导管架平台的结构特点，建立了导管架平台有限元模型。对其进行模态分析，获得前3阶固有频率和模态振型，计算结果与实测结果相符合，表明导管架平台的有限元模型是准确的。在此基础上，对导管架平台施加风、海流静载荷及动冰载荷，进行导管架平台的动力响应分析，获得了导管架平台各个关键点的位移和加速度响应曲线。     

基于ABAQUS/AQUA的深水导管架平台动力分析研究

运用ABAQUS/AQUA中的波流耦合算法模拟分析了较大水深海洋导管架平台在随机波浪作用下的应力变化及振动响应过程,包括海流载荷引起的拖拽力作用和附连水质量惯性力影响。通过大量数值模拟计算,得出了一些有规律性的曲线,为随机波作用下深水导管架动力响应分析提供借鉴。     

有限元分析软件ANSYS在海洋工程中的应用(续1)第二讲采用ANSYS程序的导管架平台结构有限元分析

1 引言 由于ANSYS提供了支持圆管形构件的流体静力、动力效应的PIPE59单元,可以计算位于水中的圆管形构件的浮力、流力、波浪力的静载荷与动载荷,采用PIPE59单元并结合ANSYS提供的空间单元BEAM4可以解决导管架平台的整体结构静力、动力有限元分析问题.ANSYS是进行导管架平台结构设计时能够采用的有限元分析软件的一个新的选择.     

基于腽气QUS／AQUA的深水导管架平台动力分析研究

运用ABAQUS／AQUA中的波流耦合算法模拟分析了较大水深海洋导管架平台在随机波浪作用下的应力变化及振动响应过程，包括海流载荷引起的拖拽力作用和附连水质量惯性力影响。通过大量数值模拟计算，得出了一些有规律性的曲线，为随机波作用下深水导管架动力响应分析提供借鉴。     

新型海上风电机塔筒与导管架基础的筒式连接结构分析

针对海上风电机基础设计中存在的载荷承载机制不连贯的问题,依据工程实际,设计了一种新型海上风电机塔筒与导管架基础的筒式连接结构。在考虑了包括风电机塔筒底端运行载荷、自重、风载荷、波浪载荷、海流载荷等计算载荷基础上,采用通用有限元软件ANSYS对筒式连接结构及与之相连接的导管架基础进行建模,并依据控制变量法,建立对比结构模型。对筒式连接结构和对比结构在风海流联合作用下进行不同入射方向的数值模拟计算,并将计算结果进行比较,证实了筒式连接结构在结构形式与载荷传递方面的优越性,从而为海上风电机基础的设计提供一些参考。     

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。     

深水钻井导管力学特性参数敏感性分析

深水钻井导管受力复杂,影响因素较多,主要包括平台偏移、海流流速、土壤强度、固井质量和低压井口出泥高度等,确定各影响因素的优先等级是深水钻井导管钻前设计和现场作业急需解决的问题。建立了深水钻井导管力学分析模型,分析了导管的力学特性,采用正交试验方法安排仿真试验方案,对仿真试验结果进行极差分析和方差分析,从而确定各影响因素对深水钻井导管力学特性的影响大小和显著性。研究结果表明,导管最大应力值出现在泥线以下8 m左右,影响导管最大Mises应力的因素依次为平台偏移、导管外径、导管壁厚、海流、低压井口出泥高度和固井质量等,其中平台偏移、导管几何参数和海流对最大Mises应力的影响高度显著,出泥高度和固井质量对导管最大Mises应力影响相对较小。通过分析发现,平台偏移和海流流速增大是造成导管载荷增加的根本原因,增大导管外径和壁厚可以有效减小导管应力。     

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。     

腐蚀损伤下海洋平台动力响应研究

基于线性莫里森方程和随机波浪理论,建立了随机波浪载荷计算方法,以此分析极端海况下极值波浪力的统计特性。以墨西哥湾某海域一导管架海洋平台为算例,建立有限元腐蚀模型,分别计算平台在极值随机波浪载荷作用下的动力响应。将无腐蚀和腐蚀两种状态下的动力响应对比分析,计算结果显示,腐蚀损伤对动力响应的影响较明显,相同载荷作用下动力响应随腐蚀厚度呈线性变化。     

自升式钻井平台隔水导管在环境载荷作用下的响应分析

针对自升式钻井平台的隔水导管,建立了四种隔水导管模型,采用P-y曲线法模拟隔水导管与土壤的非线性相互作用,利用Contact12单元来模拟隔水导管与导向架之间的间隙接触条件,在海洋环境载荷作用下,获取了隔水导管的变形和应力情况。计算结果表明,在相同海洋环境载荷作用下,上端支撑模型的变形和应力最大,然后依次为隔水导管顶张力模型、隔水导管导向架间隙模型、隔水导管导向架固定模型;导向架在隔水导管运动过程中均较好地抑制了隔水导管的横向运动。响应分析结果为工程中带导向架隔水导管的设计与分析提供了参考。     

波流作用下导管架平台桩基冲刷试验研究

海洋导管架平台桩基冲刷受到环境条件(波浪和海流)、桩径大小和海床表面土体复杂特性条件影响,现场分析极其困难。现有各种桩基冲刷计算理论均建立在一定的简化假设基础上,与实际桩基冲刷状况存在一定程度上的偏差。以JZ20-2MUQ型导管架平台为原型做缩尺模型试验,与理论分析相比,能够更加真实地模拟出桩基冲刷现象以及形成的冲刷坑形态和大小。利用试验测量数据研究了各影响因子对桩基最大冲刷深度的影响,且用Origin数据分析软件对各影响因子的数据进行准确拟合处理,得出导管架平台桩基冲刷在粘土条件下最大深度非线性回归公式,该公式概念清晰,具有很好的实用性,可为基于冲刷的导管架平台桩基设计提供科学依据。     

隔水导管复合管柱载荷转移技术

为降低导管架平台建造成本,采用将导管架平台载荷转移至隔水导管-水泥环-表层套管复合管柱结构的方式以提高导管架平台承载能力的方法。分析导管架平台与复合管柱结构相互作用的机理,并建立复合管柱结构与导管架平台刚性连接时的载荷转移效率计算模型及复合管柱结构极限承载力计算模型。以渤海典型六腿平台为例进行平台载荷转移分析,采用载荷转移方式在保证复合管柱结构强度和稳定性的前提下可将导管架平台12.5%的载荷转移至复合管柱结构且减少导管架平台桩管入泥深度,为导管架平台结构优化设计和简化施工提供理论指导。     

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。     

构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响

针对传统导管架平台在进行极限承载力分析时未考虑构件直线度缺陷对结果的影响问题,采用非线性逐步倒塌的分析方法研究构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响。根据直线度公式建立不同构件直线度导管架平台有限元模型,考虑导管架平台环境载荷作用,采用非线性倒塌分析方法计算导管架平台极限承载力。结果表明,导管架平台在45°方向强度储备能力最差,构件不直度使其极限承载力严重退化。     

基于等效刚度矩阵的导管架平台安全可靠性分析

结合胜利埕岛油田导管架平台，探讨了在海水均匀腐蚀和受冰载荷作用条件下，造成浅海导管架平台构件损伤的原因；开发出构件等效刚度的计算模块，进行了平台结构强度分析，并运用有限元法计算平台在环境载荷下的极限承载力；对导管架平台进行了安全可靠性分析。     

典型张力腿平台整体结构强度分析方法研究

重点针对一种典型张力腿平台(TLP)进行了整体结构强度分析研究,以验证平台结构完整性设计的环境能够抵御恶劣海况的冲击。首先,建立了一种典型张力腿平台的整体有限元模型,平台主体结构按实际设计建立,上甲板结构通过甲板及梁模型对应简化。通过对操作和极端条件下载荷分析,得到平台危险波浪工况下载荷设计波参数。随后,将波浪载荷映射到整体结构的有限元模型,将张力腿上端位置建模简化为弹簧单元来反映包括旋转在内的6个自由度。最后,通过结构有限元计算软件得到结构在各危险工况下的最大等效应力及应力分布趋势,其中针对35个控制单元组,得到对应每种单元组的波浪的浪向及相位。分析结果及张力腿平台整体结构强度分析方法可供其他海洋平台强度分析参考。