冰激自升式海洋平台疲劳寿命分析

自升式平台属于典型的柔性结构,在海冰作用下容易发生冰激振动现象,冰振不仅能够产生较大的平台加速度,引起平台工作人员不适,而且会产生结构的疲劳破坏,因此,寒区自升式海洋平台的冰激疲劳寿命分析非常必要。基于开展的冰与带齿条结构的模型试验,该文首先明确了冰与自升式平台桩腿结构的相互作用形式;其次,提出自升式平台冰振疲劳寿命分析流程;最后,以渤海某典型自升式平台为例,利用ANSYS软件进行冰激疲劳寿命分析。该文的研究对于寒区自升式平台的设计及安全运行具有一定的指导意义。     

自升式平台桩腿开孔后的强度分析

通过建立自升式平台的开孔桩腿有限元模型,对桩腿开孔时在自存和作业工况下的应力进行了计算,并对开孔后桩腿结构强度与屈曲强度进行了校核。计算结果表明,开孔后的桩腿符合安全规范。     

自升式平台单桩极限拔桩力的研究

以一座自升式平台单桩拔桩为例,研究具有三角形箱型船体的自升式平台的单桩极限拔桩力计算。简化平台模型的实际构造,应用ANSYS软件建立了三维有限元模型。通过添加抗转空间粱的方法模拟桩靴和土壤对桩腿的约束作用,建立桩腿底端的边界条件;考虑船体的水动力,通过斜坡加栽方式模拟船体倾斜对浮力的影响,依据CCS规范校核船体和桩腿的强度,得到了不同拔桩力作用下的船体和桩腿强度曲线图、规范校核值曲线图。插值计算出该平台的单桩极限拔桩力。     

冰载荷作用下自升式平台的动力响应分析研究

应用ANSYS软件系统计算不同冰力模型下自升式平台的动力响应。通过对某自升式平台的冰激振动分析,得到冰力和结构振动的一些特性,为在冰区服役自升式平台的冰激振动安全评估提供了有益的参考。     

拖航状态下自升式钻井平台桩腿结构强度分析

以某一桁架式桩腿的自升式钻井平台为例,阐述了拖航工况下桩腿强度分析的一般原理,并通过有限元分析和求解,说明此类移动平台桩腿结构强度分析的过程及方法。本文提供的方法和思路,对自升式平台使用者及平台设计人员具有一定的指导意义。     

自升式海洋平台站立状态下的性能分析

以一桁架桩腿自升式平台为例,通过有限元计算分析,阐述了平台站立状态下几个重要性能的校核方法,包括①桩腿强度;②锁紧系统（升降系统）承载性能;③预压载性能;④桩靴承载性能;⑤抗倾稳性。     

三桩腿自升式平台拔桩作业有限元计算方法研究

拔桩作业是自升式平台由支撑状态向漂浮状态过渡的重要过程,虽然相对平台整个作业周期而言,这一过程持续时间较短,但实际操作中却为平台损伤多发工况。在传统的设计中,对平台的校核主要针对作业和自存状态,而对于这一工况尚未给予足够的重视。该文以三桩腿91m带桩靴的桁架腿自升式平台为例,对拔桩工况主要受力状态及模拟方法进行了研究,其中包括:拔桩状态下主船体吃水及倾角的预估;静水压力的施加和校核模型主船体及桩腿强度的计算。利用该文计算方法得到的结果,能够较为真实地模拟平台拔桩作业时船体的漂浮状态。     

储油沉垫对自升式平台桩腿的力学影响研究

为了研究海洋环境中储油沉垫对自升式平台桩腿的力学影响,采用Froude-Krylov假定法计算沉垫所受波流力,并在ANSYS中建立有限元模型,分析对普通自升式平台和沉垫自升式平台桩腿最大应力的变化规律。研究结果表明:当沉垫距离海平面较近时,沉垫所受波浪载荷是桩腿应力的主要来源,其应力值高于相同位置的普通自升式平台,风载荷是后者桩腿应力的主要来源;当沉垫距离海平面较远时,沉垫所受海流的F-K力可忽略不计,普通自升式平台桩腿最大应力高出沉垫自升式平台。最后指出储油沉垫增加了桩腿的结构强度。     

复杂应力状态下桩腿节点多轴疲劳寿命评估

引入了一种多轴疲劳寿命评估方法,并对该方法的疲劳评估流程进行研究。使用该方法联合热点应力法对国际公开发表的250多个疲劳试验数据进行多轴疲劳寿命预测,验证了该方法多轴疲劳寿命预测的精确度。最后使用该方法成功对自升式平台K型桩腿节点进行了多轴疲劳寿命评估,可为提高桩腿节点疲劳寿命预测的准确性提供有益参考。     

基于整船简化梁系分析方法的自升式平台圆筒形桩腿强度评估

自升式平台站立状态时的桩腿结构强度需同时兼顾屈服失效与屈曲失效的影响。对圆筒形桩腿结构,屈曲是相对更易于达到临界状态的失效模式,而桩腿屈曲失效导致的平台整体后果是极其严重和不可接受的。参考美国船级社规范,并基于整船简化梁系分析方法,对某多功能自升式工作平台站立状态时的圆筒形桩腿结构进行强度评估,并基于桩腿屈服和屈曲强度评估结果给出桩腿和平台整体设计的相关建议。     

基于Kriging模型抗冰海洋平台管节点疲劳可靠性研究

以渤海冰情和冰荷载现场观测数据为基础,建立JZ20-2NW海域锥体模型冰力谱。同时利用谱分析方法,对该平台进行冰激疲劳分析。并结合冰疲劳环境荷载及冰力谱函数,提出了相对于冰速、冰厚随机冰载的管节点热点应力幅的近似计算方法——Kriging插值方法。结果表明,Kriging插值方法及疲劳可靠性分析方法合理有效。     

冰振下海洋平台上部天然气管线振动分析

渤海辽东湾的导管架平台在海冰作用下会产生比较剧烈的振动。冰激振动除了可引起导管架结构的疲劳破坏，还会引起平台上部管线的疲劳破坏与法兰的松动，因而有必要分析平台在冰振作用下的上部天然气管线振动问题。为此，基于现场监测，建立了管线系统振动力学模型，并采用有限元数值模拟的方法，考虑了管系的复杂支撑、管件、管系设备等因素对管系的影响，计算出冰振下JZ202平台上部主要天然气管系的模态、位移、转角响应及动应力幅值。结果表明，冰振对天然气管线的动态响应有重要的影响，在冰区海洋平台上部管道设计时必须加以考虑，并提出了提高管系抗振的措施。     

渤海平台构件疲劳分析的新方法

我国渤海的海冰对海上结构物的作用力,较波浪力尤为重要.海冰作用下,平台管节点构件承受的应力与海冰的破坏形式密切相关.海冰的破坏形式主要有挤压、屈曲、弯曲等.过去在计算应力时,只是按照一种破坏形式;本文综合起来考虑几种破坏形式并存.现有规范中,未给出低温冰载荷作用下的海洋结构用钢的疲劳寿命曲线,本文根据石油大学进行低温随机冰载作用下疲劳裂纹扩展试验的结果,给出了疲劳寿命曲线及其参数.在上述基础上,文章提出了管节点疲劳寿命计算的一种新方法.     

正压冲固基础海洋平台冰激振动动力响应

正压冲固基础海洋平台是一种新型平台桩基结构形式。采用三维有限元的数值分析方法,建立了正压冲固平台的三维有限元模型。基于冰激强迫振动理论提出动冰载荷的计算方法,根据海冰破碎长度和冰速确定冰载周期,冰强度限制的水平冰力作为冰力峰值,得到的动冰载荷用于正压冲固平台的动力响应分析,并依照规范计算了6倍桩径处刚性固定时的动力响应。三维有限元方法计算得到的动力响应大于6倍桩径刚性固定时的计算结果,结构安全性评估偏于安全。     

极端冰况下的导管架平台解决方案

针对在严寒地区海冰对导管架平台结构的冲击这种特殊海况,提出了一种新型抗冰结构形式--正倒三角形简易导管架平台结构,使用模态和冰激理论进行计算机模拟,考虑风载的影响因素,对比新老平台结构进行了冰振反应分析,探讨了这种结构对减轻冰力和结构反应的作用.结果表明能有效地减少冰板对平台的冲击.     

冰荷载对导管架海洋平台的作用研究

介绍了冰荷载的类型和计算方法,并以渤海海洋平台为例,进行了阻塞冰荷载作用下平台整体极限承载力分析,得到了结构抗冰能力曲线。同时,还利用动冰力模型研究了冰激平台振动。     

基于人员感受的海洋平台冰振动力可靠性分析

基于首次超越破坏机制的理论,对海洋平台冰振引起的人员感受的动力可靠度进行分析。利用非线性静力Pushover方法将复杂的海洋平台结构简化为等效的单自由度非线性体系,建立了单自由度非线性体系的动力可靠度模型。分别采用Poisson过程法和Markov过程法,对渤海湾的JZ20-2 MSW平台在冰振下的人员感受可靠度进行了计算。     

基于实测的渤海老龄平台冰振疲劳损伤评估方法

针对现有规范缺乏针对海冰引起的结构疲劳损伤的评估方法与建议,基于实测的老龄平台结构冰振响应特征分析结果,在冰厚、冰速、冰向等方面开展数值模拟,建立平台上部振动响应与导管架热点应力间的数学关系,依据安全寿命分析法提出一种基于现场实测的导管架平台冰振疲劳损伤评估方法。选取我国渤海辽东湾Jz20-2海域某导管架平台进行实例分析,针对不同时段的冰振实测数据,采用本方法确定热点应力标准差、循环次数和相应的疲劳损伤,并与谱分析法得到的疲劳损伤进行对比,验证本方法的合理性。