基于ANSYS软件实现Spar平台的波浪载荷动力分析
SPAR平台在波浪中运动的时域预报方法
SPAR平台在波浪中运动的时域预报方法SPAR平台是一种用于海洋测量和监测的设备，通常用于测量海浪的高度、周期和方向。
为了更好地预测SPAR平台在波浪中的运动，可以采用时域预报方法。
时域预报方法是根据SPAR平台的实时数据和历史数据，利用数学模型和统计方法来预测SPAR平台在未来一段时间内的运动状态。
时域预报方法主要包括以下几个步骤：1.数据采集：首先需要收集SPAR平台的实时数据，包括位置坐标、速度、加速度等信息。
这些数据可以通过传感器和监测设备实时采集，并存储在计算机或服务器中。
同时还需要历史数据作为参考，用于建立数学模型和验证预报结果。
2.数据处理：接下来需要对采集到的数据进行处理，包括数据清洗、去噪、插值等步骤。
这些处理可以帮助提高数据的准确性和稳定性，从而提高预报结果的可靠性。
3.物理模型建立：基于SPAR平台的运动特性和波浪动力学原理，可以建立数学模型来描述SPAR平台在波浪中的运动。
这些模型通常包括牛顿运动定律、波浪理论等，可以帮助解释SPAR平台的运动规律和预测未来的运动状态。
4.数值模拟：利用建立好的数学模型，可以进行数值模拟来预测SPAR平台在未来一段时间内的运动状态。
通过在计算机中进行模拟计算，可以得到SPAR平台在不同波浪条件下的运动轨迹、速度、加速度等信息。
5.预报结果分析：最后需要分析预报结果，评估预报的准确性和可靠性。
如果预报结果与实际观测数据符合较好，说明预报方法比较有效；如果有较大偏差，可能需要对模型参数进行调整或优化。
通过以上步骤，可以采用时域预报方法来预测SPAR平台在波浪中的运动。
这种方法可以帮助提前预警可能发生的问题，保障SPAR平台的安全运行和数据采集工作。
同时也可以为海洋环境研究和海洋工程设计提供重要参考。
总的来说，SPAR平台在波浪中运动的时域预报方法是一种结合实时数据和数学模型的技术手段，可以帮助提高SPAR平台的运动预测精度和可靠性。
随着科技的不断发展和数据处理能力的提高，时域预报方法将越来越广泛地应用于海洋监测和预警领域，为海洋研究和工程应用带来更多的便利和可能。
一种新型的Spar平台及其动力特性-2007
一种新型的Spar平台及其动力特性于国友,苗 青,秦怀泉(东莞理工学院建筑工程系,广东省东莞市 523808)摘 要:介绍了一种新型的Spar平台。
由于Spar平台属柔性连接结构,允许其在一定范围内运动,故二阶漂移力为系统稳定性的控制荷载,而线形波浪力则可导致系泊系统产生疲劳破坏。
为此,文中结合分析此新型平台所受水动力特性,比较其相对于现有Spar平台的优势。
由于浮筒位于水下一定深度处,新型平台所受线性波浪力和二阶波浪力均大幅度减小,尤其是后者可减至现有Spar平台受力的2%左右,所以大大地改善了平台的稳定性和系泊系统的抗疲劳破坏能力。
由于在上部平台和浮筒之间增加了导管架,使得各模块间的连接点大大减小,从而又方便了海上施工作业。
关键词:水动力特性;线性波浪力;二阶波浪力;Spar平台中图分类号:P751 文献标识码:B 文章编号:1003-2029(2007)01-0077-04引言随着海洋资源的开发不断地走向深海,一种新型平台Spar已被成功地建在3000m深的墨西哥湾中。
由于Spar 结构中的重力由浮筒浮力来平衡,所以其浮筒的直径一般在30m至50m之间,浮筒吃水200m左右。
虽然Spa r在正常海况下表现理想,但当波浪周期较大时平台可能与波浪发生共振,产生较大振动位移[1]。
为此,需要对其结构形式加以改进。
本文介绍并分析了一种已获国家专利的新型Spar平台[2]。
由于此平台可大大减小水平向波浪力和竖向变动浮力,所以大大提高了平台的稳定性和抗疲劳破坏能力。
水平波浪力的减小是由于在水面以下一定深度处采用导管架来代替浮筒,从而减小了迎水面面积。
同时迎水面面积的减小又减小了由于波面的变化引起的结构浮力变化,进而减小了竖向周期力的幅值,改善了系泊系统抗疲劳破坏能力。
二阶漂移力的减小可直接改善系统的稳定性,对结构起到保护作用[3]。
本文将结合比较新旧两种Spar平台形式,分析其所受线性波浪力和二阶波浪力幅值及其对平台运动的影响。
ansys模态分析报告详解
ANSYS动力学分析指南作者: 安世亚太第一章模态分析§1.1模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。
任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。
阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。
后面将详细介绍模态提取方法。
§1.2模态分析中用到的命令模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。
同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。
后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。
而“模态分析实例（GUI方式）”则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。
（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<<ANSYS建模与网格指南>>）。
<<ANSYS命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§1.3模态提取方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。
ANSYS动力分析谱分析实例
ANSYS动力分析谱分析实例谱分析是一种常用的动力学分析方法，可以将时间域上的信号转化为频率域上的信号。
在ANSYS中，可以使用各种功能和工具进行谱分析。
接下来，我将为您介绍一个使用ANSYS进行动力学谱分析的实例。
假设我们有一个简单的悬臂梁结构，在悬臂梁的一端施加一个脉冲载荷，并且希望分析结构在这个载荷作用下的振动响应。
首先，在ANSYS中创建一个新的工作文件，并选择适当的分析类型。
对于动力学分析，我们可以选择"Transient Dynamic" (瞬态动力学)分析。
接下来，为悬臂梁结构设置适当的材料属性、几何尺寸和约束条件。
在本例中，我们选择一个简单的材料模型，例如线弹性材料。
我们还需要定义悬臂梁的几何尺寸和任何约束条件，例如固支或自由端。
然后，我们需要定义载荷。
在本例中，我们施加一个脉冲载荷，来模拟突然施加在结构上的外力。
脉冲载荷可以是一个正弦波、高斯函数或斯特朗函数。
在ANSYS中，我们可以使用一个时间函数来定义这个载荷。
现在，我们可以开始进行分析。
在动力学分析中，我们通常需要定义一个时间步长和总计算时间。
时间步长决定了计算的精确性和计算时间，通常需要根据结构的特性进行调整。
计算完成后，我们可以通过结果查看器或报告生成器来查看和分析结果。
对于动力学分析，我们通常关注的是结构的位移、速度和加速度等振动响应。
这些结果可以以时间序列图或频谱图的形式呈现。
对于谱分析，我们可以使用ANSYS中的频谱分析工具来进一步分析结果。
通过应用傅里叶变换，可以将时间域上的信号转换为频率域上的信号。
在ANSYS中，我们可以选择不同的频谱方法，如快速傅里叶变换、峰值谱分析和传递函数法。
通过进行谱分析，我们可以获得结构在不同频率下的振动响应信息。
这些信息可以帮助我们了解结构的固有频率、共振情况和模态形态，从而指导结构的设计和优化。
在这个实例中，我们演示了如何使用ANSYS进行动力学谱分析。
通过使用ANSYS的各种功能和工具，工程师可以预测和评估结构的振动响应，并进行结构的动态性能分析和优化。
SPAR平台在波浪中运动的时域预报方法
第 二 代 Ｓ ＡＲ称为 桁架 式 Ｓ ＡＲ Ｔｕ ｓ Ｐ ） Ｐ Ｐ （ｒ ｓ Ｓ ＡＲ ， 在传 统 Ｓ ＡＲ基础 上 缩短 了圆柱 的高度 ，取 而代 之 的是增 Ｐ
加 桁 架 及 重块 ， 并 在桁 架 结 构 上 增 加 一 些 阻尼 板 以进 一 步 改 善 Ｓ ＡＲ 的垂 荡 性 能 ；第 三 代 多柱 式 Ｐ Ｓ Ａ （ ｅｌ Ｐ Ｒ 采 用 多个小 直径 深 吃水 圆柱 组 合在 一起 代替 原来 的单 个大 直径 圆柱 构成 平 台主 体 。 Ｐ Ｒ Ｃ ｌＳ Ａ ）
摘
要
在船舶 与波浪相互作用 时的三维预报方 法的基 础上， 发展 了 Ｓ ＡＲ平 台与规则波相互作用的 时域数值预 Ｐ 报方法，该方法计入 了Ｓ Ａ Ｐ Ｒ平 台垂荡和纵摇 阻尼效应 。使用 该方法对一经典 Ｓ ＡＲ平 台进行 了规则波 可以看 出，该方法 能捕捉 Ｓ ＡＲ平 台在 临界 波浪周期 下的耦合运 动，验证 了该 Ｐ
方法的可靠性。
关 键 词 ：ＳＡ Ｐ Ｒ平台；面元法；Ｒ ｎｉ 源；时域模拟；波物相互作用 ａｋ ｅ ｎ 中 图 分 类 号 ： Ｕ ７． ６４ ８ ３ 文献 标识 码 ：Ａ
０ 引 言
Ｓ ＡＲ平 台是 一种造 价 相对 较低 的海 洋 平 台 。通 常在 Ｓ ＡＲ平 台底 部设 置 固定压载 舱 ，以 降低 重心 Ｐ Ｐ 高度 ，使其 低于 浮心 ， 因此 稳 定性 极 高 。 由于采 用深 吃 水结 构 形式 ，波 浪对 平 台主 体底 部 的冲 力通 常
学 术论 文
１ 波物相互作用 的时域数值模拟
１１ 基本方程 ．
考虑在 波浪 中 自由运 动 的浮体 ，定义 ３个坐标 系统 ，分别 是空 间固定坐 标系 ，随体坐 标系 ，参考
利用ANSYS软件对曲轴的受力进行分析
第25卷 第18期2009年9月甘肃科技Gansu Science and Technol ogyV ol .25 N o .18Sep . 2009利用AN SYS 软件对曲轴的受力进行分析郝 伟(广东机电职业技术学院,广东广州510515)摘 要:采用ANSYS 软件有限单元法,对云南内燃机厂生产的4100汽油机的曲轴进行有限元分析,在分析过程中通过建立模型、选取合适的单元及网格划分,对曲轴进行了静强度、刚度和疲劳强度的分析,为汽油机曲轴设计提供了理论依据。
关键词:曲轴;有限元分析;受力分析中图分类号:TK403 曲轴是汽车发动机中最重要而且承载最复杂的零件,被称为发动机的心脏,其结构参数不仅影响着整机的尺寸和重量,而且在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。
随着发动机的不断强化,曲轴的工作条件愈加苛刻,保证曲轴的工作可靠性至关重要,因此,在研制过程中需给予高度重视。
由于曲轴的形状及其载荷比较复杂,建立在精度较高的曲轴实体模型基础上的受力分析一般要借助大型有限元软件。
有限元软件是分析各种结构问题的强有力的工具,使用有限元软件可方便地对曲轴进行分析,并为曲轴的设计和改进提供理论依据。
1 有限元模型的建立(1)曲轴参数。
以云南内燃机厂生产的4100汽油机曲轴为研究对象进行有限元分析。
该曲轴为全支承式,总长743mm ,主轴颈直径为85mm ,连杆轴颈直径为75mm 。
在分析计算中采用整体曲轴模型,用CAD 建立曲轴的几何模型。
实体建模时把各种小的倒角和圆角以及油孔都考虑进去,在划分网格时会非常复杂,并且会产生很多不良的单元,反而使计算出现较大的误差,曲轴受力最大处在连杆轴颈和主轴颈过渡圆角处。
考虑到这些因素,在对曲轴进行实体建模时忽略小的倒角和圆角以及油孔,而位于连杆轴颈和主轴颈处的圆角是分析的对象,不能忽略。
(2)曲轴模型。
将用CAD 绘制好的三维曲轴图形导入到ANSYS 软件,用Hex -Dom inant 网格划分方法,最终形成的曲轴有限元模型,如图1所示,共有62013个单元,194110个节点。
Spar平台水动力性能分析及其系泊缆失效研究
Spar平台水动力性能分析及其系泊缆失效研究深水Spar平台是人类挺进深远海、开发深海油气资源的一种关键工具。
由于深海环境载荷复杂多变,风载荷、波浪载荷和海流载荷综合作用下工况恶劣,Spar平台的水动力性能和系泊系统需要经受严格的考验。
本文基于某1507米水深海域的深海Spar平台,计算了Truss Spar平台系泊系统的特性及其动力响应情况,研究系泊缆失效条件下平台的运动响应及其对系泊性能的影响。
这项工作有较高的应用价值和社会效益。
主要包括如下几个方面内容:Spar平台的水动力性能分析。
基于三维势流理论,建立Spar平台的几何模型和水动力分析模型,计算得到平台的各项水动力系数,包括附加质量系数、阻尼系数、一阶波浪力等结果。
在Spar平台总体响应分析的基础上,用时域方法对Spar平台及其系泊系统进行耦合分析,得到平台运动的时历曲线,作为系泊系统与平台主体耦合运动分析的重要基础。
平台系泊系统的性能受到不同环境条件和载荷工况等因素的影响,本文着重研究了环境条件、系泊方式和系泊缆材料三种重要因素,采用控制变量的方法,通过对比分析,确定各参数的变化对平台的耦合运动响应所产生的作用和影响。
针对在Spar平台设计和评估中需要考虑的平台系缆断裂失效问题,通过计算得到Spar平台的耦合运动响应和系缆张力—时间迹线结果。
分析单根缆绳断裂失效瞬间系缆张力的瞬态幅值响应,研究并评估了其对系泊系统和平台整体性能的影响。
结果表明:在Spar平台时域耦合分析中,平台的最大位移不超过最大水深的10%,满足API RP 2SK规范和环境载荷的要求。
同时,采用张紧式系泊方式和聚酯材料的系泊缆都能提高平台的系泊性能。
当单根系泊缆断裂失效时,与断裂系缆相邻的系缆所的瞬态张力响应往往是最大的,显示出系泊系统对断缆失效工况的抵抗性和保持稳定的恢复性。
同时,要注意防范受力较大系缆组的断裂失效,保证平台的安全和稳定性。
Spar式风力机平台设计及水动力影响因素研究
Spar式风力机平台设计及水动力影响因素研究张亮;赵玉娜;马勇;张学伟;荆丰梅【摘要】In this study, a Spar⁃type floating platform with wind turbine was designed to support the NREL 5MW wind turbine. Besides, this platform was modeled by the SESAM software to analyze how heave⁃damping plate, op⁃erating ocean depth and height of center of gravity affect its hydrodynamic characteristics. Simulation results demon⁃strated that the heave⁃damping plate reduces the peak value of heave response to 1/3 of the corresponding value without heave⁃damping plate. Operating ocean depth has marginal effect on heave response when the operating o⁃cean depth is over 4 times of the platform’ s design draft, which means that the Spar platform with floating wind tur⁃bine is suitable to work in ocean zones where the o cean depth is more than 4 times of the platform’ s design draft. The actual deviation of center of gravity has less impact on the platform’ s hydrodynamic performance when the ac⁃tual center of gravity after loading is within 0~0.8 times of the distance between the design center of gravity and the design floating center, which is lower than the design center of gravity. The results of this study provide references for the design and hydrodynamic analysis of offshore floating wind turbine support platform.%针对NREL5MW风力机设计Spar式风力机平台并采用频域分析方法对该平台的水动力性能进行分析，研究纵荡板、平台工作水深以及重心高度对其水动力性能的影响。
波浪作用下弹性系泊风机模型实验与数值模拟
波浪作用下弹性系泊风机模型实验与数值模拟潘小殷;龚也君;詹杰民;王南钦;蔡文豪【摘要】为研究Spar风机模型在规则波作用下的响应,基于3D打印等高精度技术,建立Spar型风机模型,并采用弹性缆张紧式系泊方式保证波浪荷载的准确测量,分析计算得到规则波作用下风机模型所受的波浪力.同时,基于Fluent软件系统,采用VOF方法对风机在规则波下的响应进行了数值模拟,数值模拟结果与实验吻合,风机模型所受到的波浪力幅值随着波高增大而增大.进一步通过分析风机模型自由面处的流态,观察波浪爬坡现象.本文建立的试验方法不仅为数值模拟提供了可靠的验证数据,同时为进一步的实际工程提供可靠的试验数据和方法.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(044)001【总页数】9页(P260-268)【关键词】Spar平台;波浪载荷;规则波;流态【作者】潘小殷;龚也君;詹杰民;王南钦;蔡文豪【作者单位】中山大学工学院应用力学与工程系,广东广州 510275;中山大学工学院应用力学与工程系,广东广州 510275;中山大学工学院应用力学与工程系,广东广州 510275;中山大学工学院应用力学与工程系,广东广州 510275;中山大学工学院应用力学与工程系,广东广州 510275【正文语种】中文【中图分类】P7520 引言风力发电作为一种可再生清洁能源，已经得到国内外广泛研究与应用。
相对于传统的陆上风电，海上风电因其资源更丰富，风速高、风向稳定、不占用宝贵的土地资源等而更具优势。
由于海上固定式风电受近岸区域海岸线利用、噪音等环境影响以及经济成本和安全性的限制，海上浮式平台成为风电开发的重要发展方向。
分析海上浮式平台在环境载荷中的动力响应是设计与应用浮式平台的关键。
Nielsen和Hanson等[1]提出了一种对浮式平台的风载荷与浪流载荷耦合分析数值模拟方法，并应用该方法与其公司在挪威Marintek水池的一个Spar型5MW 风机进行的缩尺比为1/47模型试验作比较。
ANSYS 动力分析概述及其在工程中的运用
ANSYS 动力分析概述及其在工程中的运用
李根，杨圣，周怀瑜，周秋露
河海大学水利水电学院，南京（210098）
Email: ligenhohai@
摘 要：文章介绍了 ANSYS 动力分析模块中的模态分析、谱分析、谐响应分析和瞬态动力 分析的相关概念、原理及注意点。结合一具体工程实例，逐次进行了以上的动力分析过程， 为工程技术人员使用 ANSYS 进行动力分析提供参考。 关键字：ANSYS；模态分析；谱分析；谐响应分析；瞬态分析 中图分类号：TV3
K X 0 M X (1) 为加速度向量、X 为位移向量。对 式(1)中： M 为质量矩阵、 K 为质量矩阵、 X sin(t ) ，带入运动方程（1）可得， 线性系统，该方程解的形式很简单，令 X K 2 M 0 (2)
图7
变量 UX-1 和变量 UX-2 随频率的变化曲线
6.4 瞬态动力分析
在瞬态动力分析中,需要注意的问题有: (1) 必须指定系统的杨氏模量或某种形式的刚度以形成刚度矩阵,同样必须指定密度或 某种形式的质量以形成质量矩阵。 (2) 若要考虑重力,不仅需要在材料性质中输入密度,而且需要输入加速度,因为 ANSYS 将重力以惯性力的方式施加,所以在输入加速度时,其方向应与实际的方向相反。 (3) 地震波的输入可以编辑成文本文件,然后通过定义数组来简化输入。 选择合适的地震 波后,要对选用的地震记录和加速度峰值按适当的比例放大或缩小,使峰值加速度相当于与设 防烈度相应的多遇地震和罕遇地震时的加速度峰值。 地震波采用中国天津 （1976） 地震竖向记录， 天津波的记录时长 5s， 时间间隔 0.01s。 根据场地的地形地质条件和抗震设防烈度， 调整天津波的加速度过程记录， 最后得到实际场 地的水平向和竖直向加速度过程，如图 8 所示。将加速度读入 ANSYS 的求解过程，在后处 理中，定义变量 A 为桥中心连杆处顶端节点的竖向位移随时间变化过程，定义变量 B 为该
自由状态静力分析和惯性释放（2）——基于ANSYS的实现
自由状态静力分析和惯性释放（2）——基于ANSYS的实现引言上文中，我们主要讨论了惯性释放的基本概念和方法：自由状态静力分析和惯性释放(1) ——基本概念和方法本文我们主要讨论在ANSYS中如何应用惯性释放技术对结构进行静力分析。
分析方法在有限元分析中，动力学问题对位移边界条件无特别的要求，即刚度矩阵不必为满秩矩阵，允许结构有刚体位移，如自由落体运动。
而静力学问题要求刚度矩阵必须为满秩矩阵，即结构不能有刚体位移(平动和转动)。
分析上节所述结构的位移和应力可用动力学和静力学两种分析方法。
其中动力学方法无需引入额外载荷和边界条件，然而其分析时间长，效率较低；静力学方法分析时间短，效率较高，但需要引入额外载荷和边界条件。
ANSYS中的惯性释放达朗贝尔原理通过引入惯性力(矩)的方法将动力学问题转化为静力学问题进行分析，此即惯性释放的理论基础。
其中，F t为外力，F r外力产生的力矩，M为质量，J为转动惯量，a t为平动加速度，a r为转动加速度，r为结构质心相对于参考系原点的矢径，ρ为密度，v为体积。
外力(矩)、质量和惯量均已知，则可求出与实际平动加速度和转动加速度方向相反的惯性加速度，通过体积力的形式施加在结构的每一个单元上。
具体的理论介绍可参考相关书籍或帮助文件。
在ANSYS中使用惯性释放应该注意以下几点：•只能用于线性静力分析；•外力系均向总体坐标系的坐标原点进行简化，即上述公式中的J 和F r均为对总体坐标系下坐标原点的转动惯量和力矩，r为相对于坐标原点的矢径；•对于2D问题和3D问题，分别需引入3个和6个位移边界条件，以限制整体结构的刚体运动，不能过约束或欠约束，边界条件点的选取并无特殊要求，一般可选取质心或到某个面的投影；•轴对称单元和平面应变单元不能使用。
典型命令算例考虑一根长度为1.0m的直梁，矩形横截面宽高均为0.01m，弹性模量、泊松比和密度分别为100GPa、0.3和1000kg/m3，结构总质量为0.1kg，质心位置在梁中点处；现考虑两种受力状态(为了描述问题方便，此处均不考虑结构自重)：•状态1：梁中点+Y方向受1N集中力，两端-Y方向各受0.5N 的集中力，结构处于自平衡状态，无位移约束；•状态2：梁中点+Y方向受1N集中力，整体结构处于匀加速直线运动状态，无位移约束，此处不考虑集中力由0加载到1N过程的瞬态冲击效应。
深海SPAR平台系泊系统耦合动力分析
深海SPAR平台系泊系统耦合动力分析海洋技术第29卷1引言Spar 平台能够很好地满足深度为500～3000m 水域中石油的生产和储存，特别适合深海石油的开采。
已经逐渐变成最具有吸引力和发展潜力的平台形式之一，被很多石油公司列为新一代的海洋石油开采平台。
由于浮体所受的载荷不仅仅来自于海洋环境条件，还受到来自系泊锚链以及立管的力；系泊系统的锚链和立管也不仅受到海洋环境作用力，同样受到由于浮体运动而带来的载荷。
这样，分析浮体或者是系泊系统的动力响应问题时，就不能仅考虑浮体本身或者锚链、立管本身的运动或是受力，还要同时考虑到浮体与锚链、立管的相互作用和影响，即要考虑浮体与系泊系统之间的耦合作用。
美国德州农工大学（A&M ）在世界海洋工程领域一直走在前列。
从20世纪80年代开始，Moo H.KIM 等人就开始从事浮式平台的系泊研究，并开发了浮式平台和缆索、立管耦合分析软件WINPOST ，以及同Offshore Dynamics,Inc.公司联合开发了商业化浮体耦合分析软件HARP 。
Ran ，Z.[1]在2000年对SPAR 和TLP 平台的系泊系统进行了耦合分析，研究了不同形式的SPAR 平台的动力响应并对影响平台动力性能的关键参数进行了研究。
Acrandra [2]在2001年对深海人工聚酯缆绳系泊的浮式平台进行了静力和动力响应研究，考虑聚酯缆的非线性应力应变关系以及几何非线性，并通过对聚酯缆系泊的FPSO 、TLP 和浮筒的动力响应分析验证了程序的有效性。
YOUNG-BOK KIM [3]在2003年对多浮体系泊系统耦合进行了研究，重点讨论了多浮体的水动力影响和多体耦合分析方法，并通过实例研究指出记入多体水动力影响对多浮体系泊系统分析的重要性。
Ormberg 等人[4～6]也做了很多关于深海浮式平台系泊系统耦合计算的研究。
国内船舶和海洋工程界学者对深海浮式结构的系泊也进行了许多研究[7-12]，但大都忽略了系泊系统的三维效应和系泊系统的动力特性，或是忽略了系泊系统的时变特性以及缆索的大变形效应。
基于ANSYS的单立柱海洋平台动力特性分析
图１固端模型图２桩一弹簧模型四、结构动力响应分析（一）结构自振特性分析表１为用海洋结构分析软件ＳＡＣＳ计算出的单立柱海洋平台的白振频率和用ＡＮＳＹＳ分别计算出的固端模型和桩一弹簧模型的自振频率。
结构的前三阶模态为：第一阶模态为ｘ向弯曲，第二阶模态为Ｙ向弯曲，第三阶模态为绕Ｚ轴扭转。
表１海洋平台结构不同模型的自振频率自振频率阶数ＳＡＣＳ模型固端模型桩～弹簧模型ｌ１．２０６ｌ１．４９０７ｌ。
６２８７２１．２３８８１．５４８４１．７７８２３１．５７９３２．８３３２３．３９８ｌ（二）地震反应谱分析地震反应谱采用ＡＰＩ—Ｂ反应谱曲线，如图３所示：图３ＡＰＩ—Ｂ反应谱该平台所在海区的地震烈度８度，最大地面加速度为０．２０ｇ，场地土为ＩＩ类。
由于地震的随机性和地震方向的不确定性，这里地震输入考虑了Ｘ、Ｙ和ｚ三个方向，方向组合系数按如下取值：ｘ和Ｙ方向取１．０，Ｚ方向取０．５。
通过计算得到了两种模型在三个方向地震作用下单立柱平台发生最大位移和应力的结点的位移值和应力值。
表２列出了结构结点的最大位移和转角。
工业建筑２００６增刊表２结点最大位移和转角地震作用方向结点位移和转角固端模型桩～弹簧模型ＵＸ（ｍ）ＲＯＴＸ（ｒａｄ）０．０２０８４８０．００１８００．０２６５６０．０００４９ｘ方向ＵＹ（ｍ）ＲＯＴＹ（ｒａｄ）０．０１８３６８０．０００１６０．０００４２０．００２２５ＵＺ（ｍ）ＲＯＴＺ（ｒａｄ）０．００８８４２０．０００７００．０１１２３０．０００３６ＵＸ（ｍ）ＲＯＴＸ（ｒａｄ）０．０００４７６０．００１７００．００２１６０．００２６１Ｙ方向ＵＹ（ｍ）ＲＯＴＹ（ｒａｄ）０．０２００３ｌ０．０００１６０．０２７０９０．０００５１ＵＺ（ｍ）ＲＯＴＺ（ｒａｄ）０．００８９０００．０００ｌ９０．００８１６０．００１１５ＵＸ（ｍ）ＲＯＴＸ（ｒａｄ）０．０００ｌ９８０．０００２２０．０００８９０．０００６７Ｚ方向ＵＹ（ｍ）ＲＯＴＹ（ｒａｄ）０．０００７８ｌ０．０００１５０．０００５９０．０００７８ＵＺ（ｍ）ＲＯＴＺ（ｒａｄ）０．００１２５０．００００３９０。
2021流体动力学分析中ANSYS软件的功能与运用范文1
2021流体动力学分析中ANSYS软件的功能与运用范文 摘要： 目的：探究ANSYS软件在流体动力学分析中的功能与应用。
方法：本课题采用ANSYS19.0对流体动力学模型进行分析，通过网格划分，从而得知流体在各个部位的流速及流动方向。
结果：应用ANSYS19.0建立mesh、fluent、results得出流体在装置模型内部的流速及走向。
结论：成功分析流体动力学模型，得出流体分析图，对分析装置的研究与改良具有很大意义。
关键词： ANSYS;流体动力学分析; 有限元分析; 气雾剂; Abstract： Objective:To explore the functions and applications of ANSYS in hydrodynamic analysis. Method: In this subject, ANSYS19.0 was used to analyze the fluid dynamics model.Both flow velocity and direction of the fluid in each part were obtained through mesh generation.Result:ANSYS19.0 was used to establish mesh, fluent and results to obtain the flow velocity and trend of the fluid in the model Conclusion: The fluid dynamics model was successfully analyzed and the liquid analysis diagram was obtained, which is of great significance to the research and improvement of the analysis device. Keyword： ANSYS;fluid dynamics analysis; finite element analysis; aerosol; 近年来由于环境等的影响，呼吸道系统疾病的发病率越来越高。
ANSYS动力分析谱分析实例
A N S Y S动力分析-谱分析实例?? 谱分析实例- 工作台的响应谱分析说明：确定一个工作台在如下加速度谱作用下的位移和应力：操作指南：1. 清除数据库，读入文件table.inp 以创建模型的几何和网格。
2. 模态分析，求解15 个模态，注意选择计算单元结果。
查看前几个模态形状：3. 返回/Solution，选择新分析- 谱分析：设置求解选项，选择单点谱分析，使用所有15 个模态：设置常数阻尼比0.01。
设置激励为X 方向的加速度谱：定义加速度谱：首先定义频率表：然后定义各频率点的谱值(加速度值)：定义阻尼比为0.02，然后输入个频率点的加速度值：使用Show States 可以查看设置结果：选择模态组合方法：使用SRSS 方法进行模态叠加，输出类型为位移。
其中的有效门限值(significance threshold) 使得在模态组合时只包含主要的模态，模态的有效门限值是模态系数与最大模态系数的比值。
要在组合时包含所有模态，使用0 值作为门限值。
点击Solve -> Current LS 进行求解：进入POST1，首先读入 .mcom 文件(File -> Input File From ...)，执行模态组合，然后查看桌子的位移，注意它的组号为9999：显示工作台的Mises 应力：注意：–大多数组合方法包含平方运算，这会导致应力分量正负号的丢失。
因此，从这些无正负号的应力分量导出的等效应力和主应力是非保守和不正确的；–如果对等效应力/ 应变和主应力/ 应变感兴趣，应该在读入jobname.mcom 文件前执行SUMTYPE, PRIN ( General Postprocessor > Load Case > Calc Options > Stress Option …) 命令。
从而会直接计算导出值，得到更为保守的结果。
设置如下，选择Comb Principals：从新读入 .mcom 文件，执行模态组合，然后查看桌子的应力，比前面Comb Conponent 略大一点：5. 如果有兴趣，自己可以分别在Y 和Z 方向施加加速度谱，重复这一分析。
海洋平台波浪载荷计算方法的分析和建议_张金平
收稿日期:2006 01 26作者简介:张金平(1976 ),男,河北石家庄人,1998年毕业于西南石油学院机械制造与设备管理专业,主要从事海洋石油工程项目管理工作。
文章编号:1001 3482(2006)03 0010 05海洋平台波浪载荷计算方法的分析和建议张金平1,段艳丽2,刘学虎3(1.海洋石油工程股份有限公司,天津塘沽300452;2.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061;3.兰州石油机械研究所,甘肃兰州730050)摘要:文章综述了近年来海洋平台波浪理论及波浪载荷计算方法的研究与发展概况,包括不同海域波浪载荷的计算理论,以及不同类型、不同尺度海洋平台的波浪载荷的计算方法及其应用,并对各种不同波浪理论的适用范围及其优缺点进行了分析。
同时对目前应用较广的数值模拟技术在海洋平台方面的应用进行了分析,列举了相关应用实例,并对其发展前景进行了展望,提出了相关研究建议。
关键词:海洋平台;波浪载荷;计算方法;应用;数值模拟中图分类号:T E951.01 文献标识码:AThe analysis and proposal of computation methods of wave loads acting on offshore platformZH ANG Jin pin 1,DU AN Yan li 2,LIU Xue hu 3(1.China Of f shore Oil E ngineer ing Co.L td ,T angg u 300452,China;2.College o f Petro leum Eng ineer ing ,China Univer sity of P etr oleum (H uadong),D ongy ing 257061,China;3.L anz hou Petr oleum M echanical Resear ch I nstitute ,L anz hou 730050,China)Abstract:General status o f development on w ave theory and w ave loads on offsho re platform in r esent year s is sum marized in this paper,including com putation theory of w ave loads in different sea area,com putation methods and applicationso f wave loads acting on offshore platform w ith differ ent type and dimen sion,at the same tim e num er ical simulatio n techno logy being applied widely on offshore platform is analyzed in 这和文献[4]的结论完全一致。
Spar型海上浮式风机系泊系统的动力学分析
Spar型海上浮式风机系泊系统的动力学分析张大朋;朱克强【摘要】Based on the 5 MV wind turbine of a certain renewable energy institute in America and reference to the characteristics of the wind turbine tower,the model of a floating offshore wind turbine Spar platform mooring system was established by OrcaFlex.By calculating the load of different wind speed conditions on the wind turbine,the hydrodynamic analysis of the wind turbine mooring system was researched and the mooring tension of the mooring system was analyzed in different load conditions.With the change of different fairlead position and different layout of the fairleads,the optimization design of the mooring system has been given.%以美国某可再生能源所的海上5MW风机为模型,综合风机塔柱的特点,利用OrcaFlex建立了一种Spar型海上风机简化模型.通过对风机平台的不同风速工况环境载荷的计算,实现了对该风机系泊系统的水动力学分析,对比并分析了不同工况下风机锚泊系统系泊张力的变化.结合改变锚链上不同导缆孔的位置和布置形式,为海上风机浮式基础系泊系统的设计及优化提供依据.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】7页(P398-404)【关键词】Spar型海上风机;OrcaFlex;动力学分析;系泊张力【作者】张大朋;朱克强【作者单位】宁波大学海运学院,宁波315211;宁波大学海运学院,宁波315211【正文语种】中文【中图分类】TV131.2目前在世界范围内的浅海型风机的适用水深基本在30 m左右[1-2]。
半潜式平台的波浪载荷计算_段艳丽
OIL
石油矿场机械 FIELD EQUIPMENT
2006 , 35( 2) : 41~ 44
半潜式平台的波浪载荷计算
段艳丽 , 张金平 , 刘学虎 , 窦宏江
1 2 3 4
( 1 中国石油大学 ( 华 东) , 山东 东营 257061; 2 海洋石 油工程股份有限公司 , 天津 塘沽 300452; 3 兰州石油机械研究所 , 甘肃 兰州 730050; 4 延长油田股份有限公司 杏子川采油厂 , 陕西 安塞 717400)
R
i
t
i
360
=
0 0 2 2
if if if if
KEYOPT ( 5) = 1 KEYOPT ( 5) = 2 KEYOPT ( 5) = 3 KEYOPT ( 5) = 4 为波周期;
式中, R 为在波浪方向上从 X- Y 平面的原点到单元 上点的径向距离; i 为相位差。
i
为波长; t 为历时;
w
式中,
s
为总波高; N w 为波成员数=
i
波数 若 K w 5 若 Kw
2 ; 2
K w 为波浪理论号;
为 i 点的波高; H i 为表皮系数;
图2 2 2 R
i
各种波浪理论适用范围
i
Cb 为浮力系数 ; { g } 为加速度矢量。流体动力作用 是因为结构在静止流体中运动或结构固定, 但流体 运动或结构和流体都运动, 流体动力作用都可能产 生。流体运动包括波浪和海流运动。通过给出在多 达 8 个不同垂直位置处来输入波流 , 速度和方向在 这些位置之间的线性插值。假定流体仅水平流动 , 波浪运动按程序给出的 4 种波浪理论计算, 输入如 图 1。单元波浪载荷计算有 4 种波浪理论供选择 , 如表 1。本文根据计算实例 , 参照 各种波浪理论适 用范围图 ( 如图 1) 选择斯托克斯五阶波理论进行 计算[ 1] 。
Ansys Ls-dyna压力载荷加载方法
ANSYS/LS-DYNA软件压力载荷加载总结隐式分析：1、进入Solution项，找到Pressure项进行施加压力载荷，选取作用面（Areas）上。
2、设置Plotctrls/Symbal/定义载荷显示形式，如Pressure（压力）以Arrow（箭头表示方向），这样设置好，可以帮助判断施加载荷位置及方向是否正确。
3、一旦施加载荷后，压力的方向将以箭头形式出现。
显式分析：1、只有Element形式加载压力载荷。
2、定义压力载荷载体Element组元。
3、定义时间-压力载荷曲线，没有正负之分。
4、设置Plotctrls/Symbal/定义载荷显示形式，如Pressure（压力）以Arrow（箭头表示方向）。
可以帮助判断施加载荷位置及方向是否正确。
一旦施加载荷后，压力的方向将以箭头形式出现。
5、一般要以映射网格划分有限元模型，正常状态下单元有6个面，并且分配了面号。
施加压力载荷：Specify Load/PRES，面号需要通过Arrow方向来以手工方式逐个试出来（因为每个每次模型的方向和顺序是不一样的），选时间和载荷。
6、加载完毕。
隐式-显式分析步骤：1. 求解分析的隐式部分，从而得到预载求解分析的隐式部分(预加载荷)2. 改变现在的文件名进行显式求解部分Utility Menu > File > Change Jobname > Jobname2 （由原来的Jobname1改为Jobname2）…为了防止显式求解的结果覆盖隐式求解的结果3. 将隐式单元改为相应的显式单元Preprocessor > Element Type > Switch Elem Type …> Implic to Explic如果使用了非对应的单元，使用ETCHG, ITE 命令不能自动地将它们转变，而是用EMODIF命令手动将它们转变。
Preprocessor > Move/Modify > -Elements- Modify Attrib >Select elements to be modified > Elem Type –TYPE (STLOC field) > TYPE参考号与显式单元关联若LINK160, BEAM161, and LINK167 单元都需要第三个节点（方向点）, 所以如果相应的隐式单元只定义了端点，那么必须增加第三个节点。