大型海洋固定平台振动噪声预报全频域方法研究

该文结合声学有限元方法(FEM)、边界元方法(BEM)和统计能量分析方法(SEA)的全频域声学分析技术,对海洋工程结构物——大型或超大型海洋固定平台进行同一环境条件下的一体化声学建模与计算并对海洋固定平台开敞区域和舱室进行全频域噪声预报分析。     

不同激励载荷下海洋固定平台全频域噪声的分析研究

该文以海洋固定平台为研究对象,采用有限元/边界元法和统计能量分析方法,研究了海洋固定平台全频域噪声分布规律,同时,分析了不同激励载荷对海洋固定平台噪声分布的影响。研究结果表明:不同激励载荷作用下的海洋固定平台全频域噪声分布规律基本一致,设备噪声载荷激励对于平台噪声的贡献度大于设备振动载荷激励,是海洋固定平台噪声环境的主要影响因素。     

离散元方法及其在海洋工程中的应用综述

离散元方法(Distinct Element Method, DEM)作为一种适于分析非连续介质力学行为的数值模拟方法,已广泛应用于海洋工程领域。介绍DEM基本原理,基于大量文献调研,归纳总结DEM在海洋工程中的应用现状,包括海洋工程装备与海冰、海床相互作用以及海床冲刷与颗粒运移模拟等方面的应用,并对DEM在海洋工程中的应用发展趋势进行探讨。     

超大型海洋平台噪声预报研究

为实现超大型海洋平台噪声的预报,得到各开敞区域和各房间内的声压级,通过声学软件VA one的计算,将声学计算基本理论方法(有限元/边界元法与统计能量分析法)成功拓展应用在宽频带多噪声源的海洋工程设计中。探讨了大型海洋平台统计能量分析模型的建模特点;通过考察子系统模态密度,确定了统计能量方法在噪声预报中的适用范围;根据相关标准规范,对房间内及开敞区域噪声进行了评价,并对噪声可能超标房间提出了合理可行的降噪减振方案。     

导管架平台极限承载力的有限元解法

以某一简化的四桩腿对角型导管架平台为例,利用大型有限元非线性软件ABAQUS的AQUA模块进行波浪力和流力计算,并进行非线性倒塌分析(Nonlinear PushoverAnalyses)。分别计算了四种不同工况下平台在完整模式下和单个构件失效后的极限承载力以及单个构件失效后平台结构的剩余强度系数,以分析单个构件失效对导管架平台极限承载力的影响,为导管架平台的结构整体安全和风险评估提供一种准确而行之有效方法。     

尖劈敷设方式对平台区声呐腔自噪声的影响

数值预报敷设吸声尖劈的声呐平台区中低频自噪声,考虑声纳区在流场中的声固耦合效应,计算平台区的结构响应和水中的辐射声压,分析其振动特性及吸声尖劈的抑振降噪效果。以吸声尖劈的敷设方式设计了4种计算工况,对比研究敷设方式对平台区声辐射特性的影响。分析结果对平台区结构声学设计、声学材料选型和布置形式具有指导作用。     

海上平台组块风道噪声特性及降噪措施分析

海上平台组块房间风道及其设备运行过程中产生各种噪声,对操作人员甚至是水下鱼类等造成不同程度的影响,有必要对海上平台组块噪声控制提出更高要求。综合湍流脉动与风机空气激励耦合作用,建立平台组块风道噪声计算模型,利用FW-H方法分析通风系统中风道噪声对平台房间声压级影响;基于统计能量(SEA)法,构建平台组块房间SEA模型,分析SEA子系统内损耗因子和子系统间耦合损耗因子,并预报组块房间噪声动态分布状况,确定典型工况噪声传播路径及主导分量,对超标房间采取降噪措施以达到噪声控制的目的。结果表明:海上平台组块的风道噪声多处在中低频段,且对组块房间总声压级影响较小;低频噪声传播较远,高频噪声衰减较快,远处房间主要受低频空气噪声和结构噪声影响。由此,针对空气噪声和结构噪声分别设计隔声和隔振措施,平台组块房间均满足国家标准要求。     

基于ABAQUS的自升式平台上环梁接触非线性分析

采用Pro/E软件及有限元分析软件ABAQUS建立自升式平台上环梁的复杂结构模型和精细有限元模型。根据平台举升工况的工作过程和平台质量情况,确定相应的载荷与边界条件。采用ABAQUS求解器对上环梁进行举升工况下非线性接触分析。计算结果表明,在举升工况下,自升式平台上环梁的最大等效应力为175MPa,上环梁销子的最大应力为210MPa,均小于各自的许用应力,能够满足实际工程设计需要。所采用的分析方法简单有效,可为相关工程设计与分析提供参考。     

基于累积损伤的FPSO上部模块简化疲劳分析

以浮式生产储油轮上部模块的疲劳评估为例,介绍了一种基于线性疲劳累积损伤原理的简化疲劳评价方法。方法考虑了FPSO生产周期内的各种工况和环境条件,并对各种工况做出合理的划分,借助海洋工程通用计算软件SACS的分析结果,最后得到了在一定概率下船体上部结构的累积损伤值。整个分析参照ABS规范,为海洋工程结构的简化疲劳评估提供了一种途径。     

南海深水钻井平台锚泊系统预张力优选研究

根据不同工况对锚泊系统的不同要求,确定锚泊系统性能优化的设计变量、优化目标和约束条件等。以南海某深水半潜式钻井平台为例,采用ANSYS-AQWA软件建立平台-锚泊系统动力耦合分析模型,根据现场环境载荷划分工况,并采用AQWA-DRIFT模块进行时域分析,得到各个方向上平台的最大漂移量、平均漂移量及系泊线最小安全系数等结果。基于作业工况安全作业窗口最大的优化要求,以及现场对平台漂移量和系泊线安全性能要求的优先级顺序,确定作业工况下的最优预张力范围;选取某极限工况,基于极限工况系泊线安全系数最大的优化要求,确定极限工况最优预张力范围。     

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。     

垂直立管上横向等效波浪结点力的计算

海上采油平台的垂直立管频繁受到波浪力的作用。波浪荷载沿垂直立管的分布是不规则的,这对工程中用有限元法分析立管强度进行等效波浪结点力的计算带来困难。本文采用三结点等参单元,模拟垂直立管单元上波浪荷载的高斯分布曲线,然后用高斯积分法计算了横向等效波浪结点力。有关的算例表明,本文的计算方法是可靠的,可为海上工程结构物的设计提供理论依据。     

波流激励作用下导管架式升压站疲劳损伤

针对某海上风电升压站导管架平台,采用Miner线性累积损伤准则及雨流计数法理论研究其疲劳损伤.根据该平台图纸建立有限元模型,通过波浪散布图分布情况,计算所有短时海况波流作用下全年范围内不同型式节点的应力时程.借助ANSYS有限元程序计算该平台空间结构型式节点的热点应力幅值.在此基础上,根据规范所推荐S-N曲线数据,评估...     

海洋平台上部组块机械设备动力响应评估

海洋平台上部组块机械设备动力响应评估是保障其结构安全和设备平稳运行的重要手段。针对某海洋平台复产方案中新增空压机和增压机的振动问题,制定了海洋平台上部组块机械设备振动评估技术流程,采用ANSYS软件建立该平台上部组块有限元模型,基于提出的分析流程,计算得到平台结构的自振特性。分析了平台结构的位移响应频谱,在修井和防窜两种作业条件下,分别对平台增压机和空压机不同组合工况下的振动响应进行评估。研究结果表明:增压机和空压机的激振频率均远离平台自振频率,不会引发共振;平台结构在不同工况下的振动速度和振动加速度均满足规范要求,复产设计方案可行;平台最大响应工况为增压机与空压机B组合同时运行,实际工作时,建议以空压机B为备用设备。研究结果可为海洋平台复产计划的顺利实施提供技术保障。     

海洋导管架平台结构动力优化研究

应用有限单元法 ,对海洋导管架平台进行了结构动力优化设计。建立了海洋导管架平台结构动力优化的数学模型 ,采用零阶法 ,以动冰载荷作为海洋导管架平台结构的主要环境载荷 ,对锦州 2 0 2MUQ平台进行了结构动力优化计算。优化结果表明 ,平台的重量比原设计方案减轻了2 0 17% ,获得了明显的优化效果。研究结果有较大的工程应用价值 ,可供有关设计人员参考。     

基于ANSYS的平台波流载荷下动力分析及疲劳分析

介绍了使用ANSYS有限元软件对平台结构进行静力分析、动力分析和疲劳分析的方法。应用ANSYS软件可以直接对波流载荷作用下的平台进行有限元分析，而且建模简单、计算精度高，可以方便地考虑载荷的随机性。根据ANSYS计算得到的应力，应用管节点的热点应力公式得到平台构件实际的疲劳应力，并使用S-N曲线法计算平台构件的疲劳损伤。对实际的平台进行数值计算，计算出的平台位移最大值和响应周期与现场实际测量值基本一致，这说明计算方法和数学模型是正确的。ANSYS有限元软件可以方便地计算平台结构在波浪、海流载荷下的动力响应和疲劳寿命，是进行平台设计和校核的有效工具。     

基于SESAM的自升式海洋平台疲劳寿命评估研究

在研究谱分析法基本原理的基础上,搭建了基于SESAM软件的海洋平台节点疲劳寿命评估流程,应用该流程完成了某自升式平台桩腿的疲劳寿命评估,针对该方法中需要输入的S—N曲线、波浪谱、JON—SWAP谱的不同伽马参数、波浪散布图等关键参数进行了敏感性分析,得到的结果和建议可供工程设计时参考。     

单点系泊海洋平台结构管节点强度校核与可靠性分析

根据海洋平台结构管节点设计准则，自行开发了海洋平台管节点强度校核和可靠度分析软件，应用冲剪校核和名义应力校核法对渤海BZ28-1单点系泊海洋导管架平台结构管节点进行了强度校核。并用可靠度分析软件计算了管节点强度可靠度。找到了海洋平台的最不利的节点和工况组合，为合理设计海洋平台结构和现役平台结构的科学评估、检测、维护和修理提供了分析方法和理论依据。     

海洋气泡幕降噪参数对降噪效果影响的数值分析

为降低海洋平台打桩噪声,根据气泡幕对海洋平台打桩噪声的衰减作用,采用数值方法建立气泡幕降噪模型。改变气泡幕厚度、空气体积分数、通气量和气泡幕与噪声源距离,研究参数变化对降噪效果的影响。研究发现不同参数对降噪效果的影响不同,在工程实际中设计气泡幕时应综合考虑最优的降噪效果和最高的经济效益。