抗冰导管架平台疲劳可靠性优化

疲劳破坏是海洋工程结构的一种主要破坏形式。对于渤海有冰边际油田,需要在满足冰激疲劳要求的同时考虑平台成本。该文建立了抗冰导管架疲劳可靠性优化模型,利用虚拟激励法并结合兼顾整体和局部的混合有限元模型,实现了复杂管节点冰激疲劳的快速高效分析,并利用对数正态格式计算冰激节点疲劳可靠性。渤海JZ20-2NW平台算例分析表明,通过优化设计可以在满足节点疲劳可靠性要求的同时降低结构重量,可以为冰区海洋平台设计提供参考。     

A项目X平台隔水套管抗冰方案的分析和研究

由于极端的冰况条件,海洋石油A项目X平台在设计过程中对隔水套管抗冰要求提出了新的考验,本文就是详细分析和介绍整个抗冰方案的研究历程,充分体现了海洋石油工程设计的严格、严谨和高标准,为海洋工程项目管理、尤其是设计管理提供了很好的借鉴。     

冰与柔性结构作用挤压破坏形成的动荷载

基于现场原型结构测量,研究了冰与柔性直立结构作用产生挤压破坏过程形成的交变冰力.结果发现:随着冰速的增加,可以出现三种不同冰力形式并分别引起结构准静态振动、稳态振动和随机振动响应.进一步对形成不同冰力模式的机理进行了分析,提出了随着冰速变化,冰与结构相对速率变化导致结构近场冰可以出现塑性破坏、裂纹损伤破坏与纯脆性破坏三种破坏模式,并解释形成交变荷载过程.     

基于GPU并行的锥体导管架平台结构冰激振动DEM-FEM耦合分析

该文为分析海冰与锥体海洋平台的相互作用,采用离散元（DEM）-有限元（FEM）耦合方法建立冰激海洋平台结构的耦合模型。通过具有粘结-破碎性能的球体离散单元对海冰的漂移及破碎现象进行计算,海洋平台锥体部分采用平板型壳单元构造,其整体构架及锥体内部的加劲肋采用梁单元构造,即建立壳单元与梁单元组合的锥体海洋平台有限元模型。为提高DEM-FEM耦合算法的计算规模和效率,发展了离散单元与平板型壳单元接触算法及GPU并行环境下参数传递算法。基于此耦合模型分别讨论了平台结构的冰载荷、冰激振动以及锥体应力分布,并与相关实测数据进行对比,为寒区锥体海洋平台的结构设计提供有益的参考。     

渤海JZ9-3WHPB平台冰激振动测量与分析

为掌握JZ9-3WHPB平台的动力特性,根据该平台结构特点设计安装了具有远程控制功能的平台冰激振动监测系统,对振动信号实施实时监测和记录。利用短时傅里叶变换对振动信号进行分析,研究结构振动时变特征和模态频率特征。通过比较上下甲板振动信号的相位关系以及信号的滤波处理,分析所测得振动模态的振型特点。在对振动最大值、振动持续时间以及平台水域潮流潮位进行统计分析的基础上,结合平台结构设计,分析了平台的抗冰设计缺陷,给出了防冰建议。     

基于现场监测的海洋平台冰振控制效果评价

渤海辽东湾的ＪＺ２０－２ＮＷ 平台采用甲板阻尼隔振技术降低平台的冰激振动问题。根据海洋平台冰激振动的特点,设计现场监测系统,检验阻尼隔振系统的减振效果。对平台隔振的上下两层甲板的加速度和相对位移响应进行监测,并对实测数据进行对比分析。监测结果表明,上层甲板的振动强度相比下层甲板有所减弱,阻尼隔振装置起到控制上层甲板振动的效果。但是上下甲板的振动频率和相位无差别,说明减振装置未产生最理想的减振效果。同时对有无阻尼隔振装置结构的阻尼比进行提取,表明相对位移越大,上下甲板的阻尼比越大。减振后上下甲板的阻尼比都有所增加,结构振动耗能增加。应用实践表明,阻尼隔振技术是一种有效的海洋平台冰激振动减振措施,但仍有许多地方需要完善。     

工业厂房动力机器工作平台振动疲劳性能研究

以某烧结矿筛分室工作平台为研究对象,对不同工况下筛分室工作平台进行振动测试。时域及频域分析结果表明,工作平台存在共振现象且振动幅值超限。为掌握工作平台的振动疲劳性能,建立有限元模型,以实测振动数据作为激励,通过瞬态动力学分析,得到不同共振条件下平台的振动疲劳性能。将目前运行的三个工况的疲劳性能作为基准,发现当振动筛运行频率f_1与结构自振频率f_2相等时,节点振幅增大25.6%,疲劳寿命减小65.68%;当f_1与f_2相差20%时,节点振幅增大17.6%,疲劳寿命减小50.33%;当f_1与f_2相差40%时,节点振幅增大7.23%,疲劳寿命减小23.76%。     

调谐液体阻尼器在冰区导管架平台上应用的初步研究

冰区导管架平台在漂移冰排的撞击下，常发生剧烈的共振现象。在寻求该问题的对策中，本文对矩形调谐液体阻尼器（ＴＬＤ）的减振原理作了分析，得出当外激励、结构、ＴＬＤ水箱内液体的自由表面三者的动力特性满足一定的关系时ＴＬＤ内液体提供的晃动力与外激励可以保持反相位。显然，这种晃动力对由外激励诱发的结构振动起抑制或消减作用。根据晃动力与外力反相位条件的要求，进行了渤海一导管架平台（ＪＺ２０—２ＭＵＱ）ＴＬＤ水箱设计。按照设计情况，对该平台安装ＴＬＤ的减振效果进行缩尺模型实验。实验证实ＴＬＤ系统具有良好的减振效果。     

海洋钢构平台机械振动分析

在高度自动化的海洋油气开发流程中,大量的机械设备被应用于海洋平台上,越来越多的机械振动也随之出现在平台上。为了避免过度的振动影响平台作业人员的工作与生活,甚至危害身体健康,对海洋平台的机械设备进行的振动分析是非常必要的。本文从平台振源设备的种类和造成振动的原理人手,结合完整的机械振动分析实例,简要的说明海洋钢构平台机械振动分析的过程与要点,并结合发展现状给出若干建议。     

尾减输入齿轮疲劳失效分析

对某发动机尾减系统尾减输入齿轮疲劳失效的原因进行了系统的分析。通过宏观检查、断口分析、金相检验以及受力分析等,确认了该齿轮的失效过程为：在大弯曲载荷作用下疲劳裂纹于锥齿中部齿根部位起始,裂纹初期沿径向呈15°左右的小角度疲劳扩展;齿部出现裂纹后,齿轮振动频率发生变化,进而导致齿轮出现节径型振动,使得裂纹逐渐沿径向疲劳扩展;出现径向裂纹后剩余齿由于截面减少以及起始部位已基本无渗碳层其强度较低等原因,导致剩余齿出现弯曲疲劳断裂。     

点蚀损伤下海洋平台结构剩余强度的多尺度分析方法

均匀腐蚀损伤影响结构承载力的研究已趋于成熟,但点蚀损伤影响整体结构承载力的规律及其局部损伤的演化行为仍不明确。该文采用均匀分布的圆柱体点蚀损伤模型,探讨在宏观结构尺度中点蚀损伤的描述、多尺度区域的划分和跨尺度界面的连接以及结构非线性的求解方法,提出了研究考虑细观尺度点蚀损伤的海洋平台结构多尺度模型的构建和计算方法。计算结果表明:该文提出的多尺度模型构建策略有效地解决了细观尺度点蚀损伤在宏观结构尺度中的描述问题,且所建多尺度模型能够体现点蚀损伤削弱结构极限承载力的规律,为评估在役海洋平台结构的剩余强度提供了可行的方法。     

随机波浪作用下海洋平台响应分析与结构优化设计

根据随机响应分析的确定性算法,提出了随机波浪作用下海洋平台结构响应灵敏度分析方法。采用虚拟激励算法,将随机响应灵敏度分析问题转化为稳态简谐响应分析,进一步求出结构随机响应的均值、方差、协方差等统计量的灵敏度。这一过程可直接利用响应分析的程序模块,避免计算振型导数的困难,具有较高的计算效率和精度。与差分法计算结果的比较验证了该方法的效率和精度。在此基础上,研究了随机波浪作用下海洋平台结构尺寸与形状优化方法。本文方法在有限元分析与优化设计软件系统JIFEX中实现,数值算例验证了算法的有效性。     

导管架海洋平台结构模糊优化设计

考虑约束条件边界的模糊性,建立了导管架海洋平台结构模糊优化设计模型。对模糊优化模型中的设计变量、目标函数和约束条件进行了模糊处理。针对导管架海洋平台的特点,用模糊优选法确定约束条件边界容差系数,由界限搜索法求解模糊约束集和模糊目标集之交集的最优水平截集λ^*,进而求得模糊优化问题的最优解。以胜利油田埕北11#井采油平台为例进行了模糊优化设计,并与确定性优化设计相比较,分析了两种优化设计中设计变量的走向及原因,算例结果还显示目标函数值比确定性优化设计值有较大幅度下降,说明考虑模糊因素进行优化设计的可行性和科学性。     

基于局部密集应变响应的海洋平台冰载荷反演方法

冰载荷的现场测量工作对于描述冰载荷与海洋平台的相互作用规律十分重要。回顾了自六十年代以来的各地冰载荷的测量情况,针对在采用压力盒进行直接测量和利用结构整体响应进行间接反算的过程中存在的困难,提出了一种利用局部应变响应信息来有效反演海洋平台冰载荷的新方法,并设计了用于反演的附加套筒结构模型。阐述了反演的基本原理,从理论上分析了反演的误差来源以及误差的稳定性,并讨论了反演时载荷作用区域的判断方法和测点的布置原则。最后,通过计算机仿真的反演算例和一缩尺模型的反演实验(包括模型应变响应的动态标定)验证了这种方法的可靠性。     

海冰作用下平台结构自激振动的参数分析与响应的数值计算

本文依据Ｍａａｔｔａｎｅｎ的自激冰力模型,分析了冰和结构的各种参数对海冰作用下平台结构自激振动的影响;对不同动力特性的导管架平台结构简化模型,进行了海冰作用下结构自激振动响应的数值计算,发现了自激冰力和结构振动的一些特征,为进一步理解冰致平台结构自激振动现象,避免自激振动的产生及采取相应的控制措施提供了有益的结果。     

平湖油气田往复式压缩机振动故障实例分析

针对海洋石油平台常见的往复式压缩机振动失效故障,运用振动分析方法,对其产生的振动故障类型进行总结,并针对平湖平台往复式压缩机的各种振动实例问题提出一系列的解决方法,为今后同类型设备的维护和运行提供一个整改范例,也为今后海洋石油平台的压缩机工程设计、成撬和安装及运行提出了改进方向。