海上固定平台在运转设备作用下的振动有限元分析
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
三桩基础海上风机整体结构的共振分析海上风机的共振分析对于设计和运维至关重要。
共振是指当一个物体的振动频率与另一个物体的振动频率相接近时，会引起共振现象，从而增加结构的振动幅度和应力，甚至导致结构破坏。
对于海上风机这种高度暴露于海洋环境中的结构来说，共振分析尤为重要。
下面将从风机塔架、机舱和叶轮等三个方面对海上风机的共振分析进行探讨。
首先，风机塔架是风机结构的主要承载部分，也是常发生共振问题的地方。
在共振分析中，首先需要确定塔架的垂直共振频率和水平共振频率。
对于垂直共振，主要是分析风荷载和塔身自身结构的自振引起的共振。
对于水平共振，主要是分析风向输入振动引起的共振。
为了降低共振频率的影响，可以采取以下措施：一是增加塔身的刚度，可以通过增加塔身截面的尺寸或采用高强度材料来实现；二是通过增加阻尼措施来抑制共振现象，比如在塔身上安装阻尼器或阻尼器；三是通过改变塔身的几何形状来改变其共振频率。
其次，机舱是风机的控制中心，也是共振分析的重点之一、机舱内部包含了风机的发电装置、传动装置等，这些设备在工作过程中会产生振动，并且这些振动也会对整个机舱结构产生影响。
因此，在共振分析中，需要对机舱内的振动进行分析，并采取措施来降低机舱的共振现象。
一方面，可以通过对机舱内设备的布局和固定方式进行优化来减小振动的产生；另一方面，可以通过增加机舱结构的刚度和降低共振频率来避免共振问题。
最后，叶轮是风能转化为机械能的关键部分，也是容易发生共振的地方。
叶轮在运行过程中会受到风的作用力和旋转运动的惯性力的影响，这些力会引起叶轮的振动。
为了避免共振问题，可以考虑以下措施：一是增加叶轮的刚度，可以通过增加叶片的截面尺寸或采用高强度材料来实现；二是通过改变叶轮的扭曲角度或叶片的布置方式来改变叶轮的共振频率；三是增加叶轮的阻尼来抑制共振现象。
综上所述，海上风机的共振分析是保证其设计和运维安全的重要环节。
在共振分析中，需要对风机塔架、机舱和叶轮等三个方面进行分析，通过增加结构的刚度、增加阻尼和改变结构的几何形状等措施来降低共振的影响。
海洋平台结构振动控制
2023-12-02CATALOGUE目录•海洋平台结构概述•振动控制理论•海洋平台结构振动分析•海洋平台结构振动控制设计•海洋平台结构振动控制实验及结果分析•结论与展望海洋平台结构概述01包括重力式、桩基式、张力腿式等，主要通过基础固定在海底。
固定式海洋平台浮式海洋平台新型海洋平台包括半潜式、张力腿式、Spar式等，主要通过浮力支持并固定在海面上。
包括自升式、锚链式等，结合了固定式和浮式平台的特点。
030201用于制造平台的主体结构，如钢柱、钢梁等。
钢材用于制造平台的底座和基础，具有较好的抗风浪性能。
混凝土如玻璃纤维、碳纤维等，用于制造平台的上层结构和辅助结构，具有轻质高强的特点。
复合材料海洋平台结构复杂，尺度较大，需要考虑风浪、地震等自然因素的影响。
大尺度海洋平台需要承受较大的外力，如风、浪、流等，同时还需要承受海底地质条件的影响。
高要求海洋平台结构设计涉及结构力学、材料科学、地质工程、海洋工程等多个学科领域。
多学科性振动控制理论02振动的分类按频率分为低频振动和高频振动。
振动的定义物体围绕平衡位置进行的往返运动。
振动的危害结构疲劳、设备损坏、人员不适等。
振动原理通过优化结构设计，降低结构的固有频率，避免与外力频率匹配。
减震设计通过增加隔震支座或隔震沟等，切断地震波的传播路径。
隔震设计通过增加阻尼材料或阻尼器等，吸收和消耗地震能量。
消震设计振动控制策略通过传感器监测地震动，计算机系统实时调整支撑刚度或阻尼，抑制地震反应。
主动隔震通过传感器监测结构振动，计算机系统实时调整结构阻尼，抑制结构振动。
主动阻尼振动主动控制技术振动被动控制技术被动隔震通过增加隔震沟、隔震支座等，切断地震波的传播路径。
被动阻尼通过增加阻尼材料、阻尼器等，吸收和消耗地震能量。
海洋平台结构振动分析03确定平台结构的固有振动特性，包括固有频率和模态形状。
分析不同振型下平台结构的响应，为振动控制提供参考。
考虑平台结构在不同海域、不同环境条件下的固有振动特性变化。
海上固定平台振动检测与结构安全评估指南(2014)
指导性文件 GUIDANCE NOTES GD 09‐2014
中 国 船 级 社
海上固定平台振动检测与 月 1 日
北 京
目 录
第 1 章 通 则................................................................................................................................. 1 第 1 节 适用范围 ................................................................................................................... 1 第2节 目 的 ................................................................................................................... 1 第 3 节 术语及定义 ............................................................................................................... 1 第 4 节 评估依据 ................................................................................................................... 2 第 5 节 安全评估的流程 .......................................................
209000 t散货船上层建筑振动特性的数值计算与分析
209000 t散货船上层建筑振动特性的数值计算与分析近年来，随着海洋经济的不断发展和全球贸易的稳步增长，散货船作为重要的海上货物运输工具，越来越受到人们的关注。
然而，散货船上层建筑的振动问题成为影响船舶性能和安全的重要因素之一。
为了探究散货船上层建筑的振动特性，本文利用数值计算方法进行分析。
1. 船舶振动理论船舶在航行过程中，会受到外部扰动的影响，例如风浪作用、引擎震动、载货荷载等。
这些扰动都会使船体发生振动。
船舶振动是一个复杂的物理现象，需要用到振动理论对其进行分析。
由于散货船是一种大型船舶，因此其自然频率较低，振型较多。
一般而言，船舶振动可以分为以下几种类型：(1) 横向船体振动：主要是由于横向风浪、偏流等自然扰动引起。
通常表现为船头与船尾横向摇摆。
(2) 纵向船体振动：主要是由于船舶加速度、减速度、波浪作用等外部因素引起。
表现为船首与船尾上下颠簸。
(3) 前后摇振动：主要是由于载重不均、舵角变化等因素所致。
表现为船首和船尾前后摆动。
(4) 横摇振动：主要是由于舵角、风浪和偏流的作用引起。
表现为船体横向摇摆。
2. 数值计算方法为了计算散货船上层建筑的振动特性，本文采用有限元法进行计算。
有限元法是一种常用的数值计算方法，可以用于分析结构物的振动响应。
有限元法的基本思想是把实际物体分割成一些有限的单元，然后对每个单元的物理特性进行建模。
可通过这些单元的振动模态模拟整个结构的振动响应。
在数值计算中，将物体分割成一个个单元，每个单元的振动状态由数值方法求解，最终可以得到整个物体的振动特性。
3. 分析与计算结果针对散货船上层建筑的振动特性，本文对船舶上层建筑的振动模态进行了有限元数值模拟。
模拟结果表明，船舶上层建筑有多个振动模态，频率范围在0~50Hz之间。
其中，横向、纵向、前后摇振动分别对应了不同的振动模态。
进一步计算表明，散货船上层建筑的振动响应主要受到重量分布、载货数量以及篷布等构件的影响。
对于海上货运，温度变化、气压变化等自然因素也是影响散货船上层建筑振动的重要因素。
用有限元法计算船体总振动时刚度阵奇异处理分析
文章编号!"##"$%&##’(##)*#($###&$#%用有限元法计算船体总振动时刚度阵奇异处理分析王慧彩+赵德有’大连理工大学+大连"",#(%*摘要!采用考虑剪切滞后影响的一维有限元梁模型计算船体总振动固有频率和振型-特征值解法中常采用两种方法消除刚度阵的奇异性+即移轴法和加附加弹簧法+但对移轴量和附加刚性系数选择上尚存在盲目性+为了供计算参考+本文给出了其适用的范围.并用一条实船作为算例+与其它算法进行了比较分析+表明文中的方法具有一定的计算参考价值-关键词!船体总振动/有限元/剪切滞后/特征值中图分类号!0,,(文献标识码!12前言船体振动会引起结构构件的交变应力+加速构件的疲劳损伤+引起船员与乘客不适+使机器和仪表设备失灵+振动及其伴随的噪声+对军用舰艇的隐蔽性危害极大3"4-因此+设计人员需要在设计阶段+计算总振动固有频率及振型+来正确选择主机型号和螺旋桨叶数+从而避免共振+降低振动响应-船舶是由板梁组合而成的空心薄壁箱型结构+在计算船体总振动特性时+在方案设计阶段+可采用近似估算公式进行计算!在详细设计阶段+采用三维空间有限元模型+这是理想的计算模型+能够比较可靠的计算出船体的振动特性-然而与梁模型相比+原始数据准备工作量大+耗费的人力及时间很多-目前+国内外常把船体视为梁模型+用迁移矩阵法或有限元法计算其振动特性-这种计算模型可以在误差允许的范围内+较好地求得船体梁前几阶的固有频率-本文采用有限元法进行了总振动计算分析+在求解特征值时+采用移轴法和附加弹簧约束法消除刚度阵的奇异性+并对其中的移轴量和刚性系数取法进行了探讨-计算模型采用一维梁模型+并考虑了剪切滞后的影响+采用自行编制的有限元程序计算+以一条,5###6的油船为例+给出了前三阶的固有频率和振型+并对计算结果进行了比较分析-由于半潜式钻井平台与船舶都是处于漂浮于水中的全自由状态+二者具有相似的计算方法+所以本文的方法同样适用于半潜式钻井平台的计算-7计算模型7.2模型简化在计算船体总振动时+将整个船体结构视为两端完全自由漂浮在水面上的变断面梁-梁模型有主船体结构形成-每一个单元质量和刚度性质由船舶实际情况决定+船体梁的质量应该包括附加水质量+对于较低阶的船体振动模态+这种模型的计算结果有一定的精度-在计算垂向振动时+假设甲板和船底结构水平方向是不可压缩的梁模型+在计算水平振动时+假设船侧和纵舱壁结构垂向方向是不可压缩的梁模型-这种简化的梁模型+虽然考虑了梁本身的剪切和剖面转动惯量的影响+但却忽视了另一方向的剪切变形-由于船体在低阶振动时弯曲变形占主要地位+对算出的低阶固有频率影响不大+但在船体高阶振动时+剪切变形占主要地位+忽略另一方向的剪切变形+将导致高阶振动固有频率出现较大误差-鉴于上述原因+本方法在取梁模型采用有限元计算船体的固有频率时!考虑了剪切滞后影响"#$!即将剪切刚度%&项换成’%&!’为剪切影响系数(’)**+*,-.#"/0+1234+034#$/*#+5#34+*6,34+7,3402+1/**+8834+*0634#+7,3402-3式中34!-.是系数!当计算船体梁垂向振动时!取349)/:;2</=>2!-.9):<=!当计算船体梁水平振动时!取34)/=>2</:;2!-.?)=<:!其中:是船宽@=是型深!;是甲板及船底板厚度之和!;)A 3B )*;B!图*简化的船舶中剖图>是船侧板和纵舱壁板厚度之和!>)A 3C )*>C/见图*所示2@1为泊松比(D E D 附加水质量舷外水对船体振动的影响主要是浮力和惯性的影响(浮力的影响归结为漂浮于水中的船舶的任意剖面上的浮力的变化!这种影响在水平振动时是不存在的!但垂向振动时!浮力的变化给船体以分布的反作用力!使船体就像置于连续弹性基础上的梁一样!可简化为弹性支座!计入刚度阵中(由于这种影响较小!本文在采用移轴法解特征值时!不考虑水的弹性基础的作用(惯性的影响!反映在参与船体振动的等效质量的改变(这相当于有一部分舷外水与船舶一起振动!这部分舷外水的质量称为附加水质量!它与船体本身的质量是同一量级的!因此!这是一个必须考虑的问题(船体梁单位长度的附加水质量!对于垂向振动按式/*2计算!对于水平振动按式/#2计算(输入各站实际水线半宽F G H 各站实际吃水I G H 各站实际水下半剖面积J G !便可计算各梁单元的附加水质量(3K 9)L #M F G #N 9O P 9Q 9/*23K ?)L #M I G #N ?O P ?Q ?/#2式中3K 9!3K ?分别为垂向和水平振动时船体梁单位长度的附加水质量@F G 为计算剖面处的水线半宽@I G为计算剖面处的吃水@M 为海水密度!/取*,#6R S <T 02@N 9为计算剖面处的浅水修正系数@N ?为狭航道修正系数@Q 9!Q ?分别为垂向振动和水平振动时附加水质量的剖面修正系数@O P 9!O P ?分别为船体梁B 节点垂向振动和水平振动时的三维流动系数(U 算法简介U E V 船体梁系振动的微分方程式船体梁振动基本方程为W/"X Y $+"X K $2Z >[\+/"Q Y $+"Q G $2Z >]\+/"’Y $+"’G $2Z >\)Z ^\/02或/"X Y $+"X K $2Z >[\+"Q $Z >]\+/"’Y $+"’G $2Z >\)Z ^\式中Z >\为位移列向量@Z >]\为速度列向量@Z >[\为加速度列向量@"X Y $为船体的质量矩阵@"X K $为附加水质量矩阵@"Q Y $为结构的阻尼矩阵@"Q G $为舷外水阻尼矩阵!但由实船试验获得的相对阻尼系数是结构和流体阻尼系数的综合值!用"Q $表示@"’Y $为结构的刚度矩阵@"’G $为与舷外水有关的附加刚度根据方程!"#的齐次方程组求解结构的振动的固有频率及其相应的振型$因为阻尼对固有频率的影响很小$可不考虑%因此$自由振动问题可归结为求解下列方程&!’()*+’(,*#-./0+!’1)*+’12*#-.034!5#678刚度阵奇异性的处理由于船体梁是两端全自由的梁$其边界是无约束系统%因为无约束系统可以发生刚体位移$因此其刚度阵是奇异的$它相应于频率为零的刚体运动%由于奇异的性质$行列式为零$故逆阵不存在$这样便不能求得它的其他弹性体振动的固有频率和固有振型$因此必须做某些处理%!9#附加弹簧约束法处理非约束系统的一个最直观的方法$是对刚体的自由度加上一些很弱的弹簧约束%附加的弹簧约束与船体本身的刚性系数相比应是很小的$因而这些附加弹簧对振型和频率的影响可以忽略$但是$原来刚体运动的零频率将变为一个比弹性体振动频率要小很多的频率%这些附加弹簧约束是对每个自由度本身的约束$舷外水浮力变化的影响可以看成船体梁的弹性基础$即相当于弹性约束%本文在刚性系数的处理中$将全船分为:4段$采用以下公式&对垂向振动$按舷外水浮力给出附加弹簧刚性系数&;<3=>@A B C D :4B 3=>?@A C D E :4对水平振动$参考垂直振动$给出附加弹簧刚性系数&;F 3=>@A B C D :4A3=>?@B C D E :4这里$;<$;F 分别为垂向振动和水平振动时的刚性系数G >?为方型系数G @为船长G A 为船宽$B 为吃水G C 为海水密度G =为刚度系数%本文以三条实船为例$计算了:节点固有频率!见表9#$以此来讨论弹簧刚度系数的选取%表H 弹簧刚性系数选取探讨刚度系数第一条船固有频率!I J #垂向水平第二条船固有频率!I J #垂向水平第三条船固有频率!I J #垂向水平K L94M 9994M 94L K N94M "K394M :K394M 9K 39K3O 奇异979P Q 9979P Q :979P Q R 979Q 5497:9":奇异:74Q S ":74Q S ":74Q S R :7944S :7995:奇异47P 95:47P 95:47P 95S 47P 9Q 547P "Q P奇异97"O 9S97"O 9P 97"O :Q 97"O O P 97"S ::奇异47R Q P R 47R Q Q :47R Q P S 47S 45:47S :R :奇异979Q R "979Q R "979Q R S 97:44S 97:9P O由表9得出$当弹簧刚度系数=在94M 94T 94U 取值$均可消除刚度矩阵的奇异性$得到满意的结果G 如果=取值偏大$则会引起较大的误差%!:#移轴法这可以从能量的观点来说明%因为当结构做纯粹的刚体运动时没有弹性变形$因此$弹性位能为零$刚度阵不正定$但是$初动能大于零$总的机械能是守恒的%于是可设想用总机械能来描述系统的运动%目前普遍适用的方法是在弹性位能中加进一部分给定的动能$以使刚度阵正定%具体的做法是将广义特征方程1-V 03W :(-V 0!O #的两边同时加上X (-./0$则得!1+X (#-V 03!W :+X #(-V 0!R #这里先通过近似计算公式得到船体振动的固有频率$X 近似取一阶固有频率!圆频#的平方值$从而达到消除奇异性%于是由!R #式可以得到表达为一个新的特征值问题&’1Y *-V 03Z ’(*-V 0!S #令’1Y *3’1*+X ’(*$Z 3W :+X特征值问题式!S #可以用一般的特征值算法求解$计算得到的各阶特征值Z 和原系统的特征值的关系为刚体位移!这种方法的优越性在于其模态不变"而其对频率的影响可以用移位值算出!本文以三条实船为例"计算#节点固有频率$见表#%"来讨论移轴法中移轴量大小的选取!表&移轴法中移轴量探讨移轴量垂向振动时船的固有频率$’(%第一条船第二条船第三条船水平振动时船的固有频率$’(%第一条船第二条船第三条船)*+,-+# +,-++*)*+,.+,.*)奇异+/+.0+不收敛奇异,/.+1#不收敛奇异,/20.2不收敛奇异#/,034不收敛奇异+/45+3不收敛奇异+/+024不收敛由表#可以得出对于移轴量)的选取"只要在+,-+,6+,3范围之内选取"均可达到消除刚度阵奇异的目的!一般取第一阶的固有频率$圆频%的平方值作为试算!7/7固有频率计算的数学模型求得了平面梁系的刚度阵89:和质量阵8;:"将他们代入方程$1%中即可求得船体梁的固有频率和主振型!至此"问题转化为一求解广义特征值的问题"可按数学方法进行处理!本文采用<=>?@A迭代法求解!B计算实例及结果分析B/C计算实例本文以大连造船厂建造的2.,,,D油船为计算实例"对其总振动进行计算!结果如表4!表7船舶总体振动固有频率计算有关方法比较垂向振动固有频率$’(%#节点4节点1节点水平振动固有频率$’(%#节点4节点1节点E有限元法$移轴%E有限元法$弹簧%考虑剪切滞后有限元法$移轴%考虑剪切滞后有限元法$弹簧%迁移矩阵法,/20.2,/3,1#,/2.25,/20#+,/3,,,+/5#.,+/542,+/12+++/1243+/5+,,#/1401#/11+,#/#..+#/#.0.#/43,,+/+024+/#,,3+/+.33+/+0##+/+1,,#/12#2#/1213#/1##.#/1#10#/#1,,4/30504/303+4/3+5,4/3+214/#0,,E这里用有限元法算出的结果没有考虑剪切滞后影响!B/&结果分析$+%本文采用有限元法的计算结果与其它算法的计算结果基本吻合!$#%剪切滞后对#节点固有频率影响不大"但对4节点以上固有频率影响较大!F结论$+%取梁模型用有限元法计算船体梁低阶固有频率是一种简便且有一定的计算参考价值的方法!$#%在船体总振动特征值的解法中"弹簧约束法和移轴法是消除刚度阵奇异性的两种可行的方法!$4%在取梁模型用有限元法计算船体梁4节点以上固有频率时"要考虑剪切滞后影响!参考文献8+:金咸定"赵德有"船舶振动学8G:/上海交通大学出版社"#,,,/8#:赵德有"李占英等/船体总振动固有频率实用计算方法8<:/大连理工大学学报"+00,"4,$4%H4#5I44#/84:陆鑫森"金咸定"刘涌康/船体振动学8G:/北京国防工业出版社"+0.,/81:金咸定"汪庠宝/用有限元法计算船体振动模态的模型研究8<:/上海交通大学学报"+0.+$+%H55I2085:孙靖民/机械结构计算的有限元法8G:"机械工业出版社"+0.4/析!本文在此仅作抛砖引玉"期望对这些新型结构物系泊系统的概念设计有一定的参考价值!参考文献#$%崔维成"吴有生"李润培&超大型海洋浮式结构物开发过程中需要解决的关键技术问题#’%&海洋工程"()))"$*+,-& #(%王志军"舒志"李润培"杨建民&超大型海洋浮式结构物概念设计的关键技术问题#’%&海洋工程"())$"$.+$-/$01& #,%藤和彦&石油儲蓄2抱34#’%&5678"$...",(+,-/1,019&#:%高木又男"新井信一&船舶與海洋构造物;耐波理論#<%&东京/+株-成山堂書店"$..1&#=%>?@?A B C"D?E F G?H A A B C I C"<?A?J K L C D K M?G?A B C"D C G K A B C N B C O?@?"N B F C P B C Q?R?S?&T U A C R J?J@V K J A S L F P S C K JK W <K K L C J RN G A S U O W K L$)))O X Y Z N?A<U R?[Z\K?S K J[N U?>U A S<K@U\#]%&^L K P U U@C J R K W S B U S B C L@C J S U L J?S C K J?\ _K L I A B K‘K Ja U L G\?L R UW\K?S C J RA S L F P S F L U A#V%&+X Y Z N b..-"X c Y&H H"9:*[9=9&d c Q c Y e Y e"d]f]H H"e N]"$...%D C J g C N U I C S?"d C L K A B C c I F M K"]I C L?c I?O F L?&T U A C R JK WO K K L C J RW?P C\C S C U AW K L\?L R UW\K?S C J RA S L F P S F L U A#]%& ^L K P U U@C J RK W S B U A U P K J@C J S U L J?S C K J?\_K L I A B K‘K Ja U L G\?L R U W\K?S C J RA S L F P S F L U A#V%&+X Y Z N b.1-"X c Y&H",(= [,,,&$..1	%D F J C B C L KH I U R?O C&<K K L C J RA G A S U O W K L S B U_K L\@b AW C L A S W\K?S C J RS G‘UK C\A S K L?R UA G A S U O 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坐底式海洋平台整体结构强度有限元分析
坐底式海洋平台整体结构强度有限元分析底座式海洋平台是一种常见的海洋工程结构，通常用于海上石油钻探
和生产。
该平台通过底座直接支撑在海底上，具有较好的稳定性和承载能力。
为了保证底座式海洋平台的结构强度和安全性，需要进行有限元分析，对其整体结构进行评估和优化。
1.底座结构：底座是底座式海洋平台的主要支撑结构，承担整个平台
的重量和外部荷载。
在有限元分析中，需要对底座的强度、刚度和稳定性
进行评估，确保其能够承受海洋环境中的风浪和海浪等外部荷载。
2.支撑结构：底座式海洋平台通常包括支撑结构，用于连接底座与平
台上部结构。
支撑结构的稳定性和强度对整个平台的安全性至关重要，因
此在有限元分析中需要对支撑结构进行详细的评估和分析。
3.海洋环境荷载：底座式海洋平台在海洋环境中受到多种外部荷载的
作用，如风载、浪载、海流载等。
这些荷载会对平台结构产生影响，因此
需要在有限元分析中考虑这些荷载的影响，对平台结构进行相应的优化和
设计。
4.材料和连接件：在底座式海洋平台的设计中，选择合适的材料和连
接件对结构的强度和稳定性有重要影响。
在有限元分析中，需要考虑材料
的力学性能和连接件的可靠性，确保整个平台结构的安全性。
总之，底座式海洋平台的整体结构强度有限元分析是设计和评估该结
构的重要步骤。
通过对平台结构的有限元分析，可以有效地评估结构的强
度和稳定性，优化设计方案，提高平台的安全性和可靠性。
同时，有限元
分析也可以指导平台的改进和维护工作，确保底座式海洋平台在海洋环境
中的长期稳定运行。
利用ANSYS进行海上平台振动分析的方法研究
利 用 哈梅 积 分 公式 ，可 求 得 无 阻 尼 的模 态 响 ｊ 应为： 叩 ， （ ￡ ）＝ｒ ／ ｉ 。 ｃ ｏ ｓ ｐ ｊ ｔ Ｊ ｃ ｑ
ｏ
ｐｆ
ｓ ｉ ｎ ｐ ｊ （ ｔ 一＿ ｒ ） ｄ ｔ
为
ｓ ｉ ｎ Ｐ ｉ ｔ ＋ 者 （ ． ｒ ）
１ ． ３谐 响应 通 用运 动方 程
ｘ ｆ （ ｃ ） ＝∑ ｎ ＿ １ ｑ ｉ ｊ ｒ ｌ ｊ （ ｔ ）（ ｛ ＝１ ， ２ …礼 ） （ １ １ ）
上 述 主 坐 标 求解 响应 时 间 历程 的方 法 称 为 模 态 叠 加法…。
１ ． ２瞬 态分 析 瞬 态 动 力 学 分 析 是用 与 确 定承 受任 意 的 随时
【 Ｍ 】 】 ＋【 ｃ 】 ） ＋【 】 （ ） ＝ （ Ｊ 『 ＼ 『 ）
（ １ ３ ）
其 中 ：［ Ｍ】 ＝ 质量 矩 阵 ； ［ Ｃ］ ： 阻 尼矩 阵 ；［ Ｋ】 ＝
刚度矩阵； ） ＝ 节点加速度向量； ￣ Ｊ ＝ － ］ ， １ 丁 ４ － － 恩速 ￣ 度向
程 师 在海洋石油工程股份有限公司工作。
２ ６ ■ 论文广场
一
石油和化工设备
２ ０ １ ６ 年第 １ ９ 卷
Ｏ ９
８ ７
求出 ｆ ｎ ）位 移 响应 后 ，代 入 式（ ２ ） ，可 求 得原 坐标 （ ｘ ） 位 移 响应 ，例 第ｉ 个 坐 标 为ｎ 个ｎ ｉ （ ｔ ） 的 线性 组 合 ， 即
（ ６ ）
振 动 分 析 的 第 一 步 是 进 行 模 态 分 析 ， 利 用 模 态 分 析 求 出平 台 的若 干 阶 自振 的振 型 和 自振 频 率 ，利 用 其 中两 组 频 率 可 以得 出 平 台 自身 的瑞 利
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
海上风机是解决人类能源问题的一个重要的可再生能源解决方案之一。
但是由于海上
环境的复杂性和海上基础设施的限制，海上风机的设计和安装都比较困难。
其中，整体结
构的共振是一个需要特别关注的问题。
整体结构包括塔身、转向机构、机舱和机器人等组成部分，这些部分合在一起形成了
海上风机的主骨架。
在风浪动力的作用下，这些部分之间会发生相互作用，从而引起共振
现象。
共振是物体受到外界激励时，出现自由振动的现象。
在海上风机中，这种自由振动会
引起结构的减弱甚至破坏。
因此，需要进行共振分析，找到可能引起共振的频率点和模式，从而采取措施加以避免。
共振分析的步骤如下：
1.建立整体结构的有限元模型，确定其自然频率和振型。
2.通过动力学模型模拟海流、风、波浪等海上环境下的外部荷载。
3.计算整体结构在这些荷载下的响应，并确定响应的频率谱。
4.将频率谱和自然频率比较，确定可能发生共振的频率点。
5.针对可能发生共振的频率点，进行进一步分析，找到引起共振的原因和问题所在。
6.设计相应的方案，加以改进和优化，从而避免共振问题的发生。
总的来说，共振分析是一个比较复杂的工作，需要有充分的经验和专业知识。
在海上
风机的设计和建设过程中，需要充分考虑这一问题，避免因共振导致的结构失效和安全事
故发生。
有限元分析在船舶结构设计中的应用
有限元分析在船舶结构设计中的应用随着船舶工业的不断发展，船舶结构的设计也日益复杂和严谨。
而有限元分析作为一种有效的工具，已经成为了船舶结构设计中不可或缺的一部分。
在此，本文将介绍有限元分析在船舶结构设计中的应用，以及其带来的好处和挑战。
1. 有限元分析简介有限元分析(Finite Element Analysis, FEA)是一种数学模拟分析方法。
它通过分割连续的物体为有限个离散子元，求解每个子元的节点，进而得出整体物体的内部受力、应变等物理特性。
有限元分析应用范围广泛，可以用于船舶、航空航天、建筑等领域的结构设计和分析。
在船舶结构设计中，有限元分析可以对船体结构进行静力计算、动力计算、疲劳及强度分析等方面的计算。
2. 有限元分析在船舶强度计算中的应用在船舶结构设计中，强度计算是至关重要的一部分。
有限元分析可以帮助船舶设计师对船体结构进行静力和动力分析、疲劳分析和强度分析等计算。
通过有限元分析的计算，可以准确预测船舶在航行过程中的受力情况，从而为优化船舶结构提供依据。
例如，某船舶的舵机荷载在使用过程中达到了一个比较高的峰值，这是由于船舶舵机设计参数不足或强度不够所导致的。
在这种情况下，有限元分析可以对舵机进行疲劳分析，预测出舵机在航行过程中可能出现的强度问题，并为进一步优化舵机设计提供支持。
3. 有限元分析在船舶设计优化中的应用有限元分析可以为船舶结构优化提供依据。
通过有限元分析的计算，船舶设计师可以对船体结构进行预测和比较，以评估船体结构的优劣。
例如，在设计某型号船舶的船头结构时，设计师可能会面临着一个问题：如何在保证船头稳定性的前提下，尽可能减小船头的阻力。
有限元分析可以对船头结构进行优化设计，通过对船头结构的静力计算、动力计算、疲劳及强度分析等方面的计算，为设计师提供优化方案，以达到降低阻力的目的。
4. 有限元分析在船舶结构安全性评估中的应用船舶结构的安全性评估是船舶设计中不可避免的一个环节。
某海洋钻井井架振动测试及有限元分析
＋ ”－ －”＋ ４ 一＋ “ ＋ “ ＋ “＋
参 考文 献 ：
研 究 ［］ 金 属 制 品 ，０ ５３ ：５３ ． Ｊ． ２ ０ （） ３ ７ ［ ］ ＬａｇａｇＤ ｉＲ ｎ ｆ Ｃ ｅ ， ｉ ｌｎ ｈｎ ， ｕ Ｚ ｕ ５ ｉ ｇｎ ａ， ｏｇａ ｈｎ Ｘａ ｉ ｇＺ ａｇ Ｒ ｉ ｈ ， ｎ ｎａ
理 ，０ ５ ２ （ ） ６ ７ ２ ０ ， ０ ３ ：－ ．
Ｒ ｓａｃ ｆＰａｔ ａ Ａ ｐｉ ｔ ｎ Ｊ． ｄ ａｃｄＭａ ｒ ｌ ｅｅｒｈｏ ｒｃｃｌ ｐ ｌａｏ ［］ Ａ ｖｎｅ ｔ ｉｓ ｉ ｃｉ ｅａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ， ０ ｓ ａ ｃ ２ １１， ８９ １ ３： ２ — ２１ ． １ — ９ ４ ０７ ４ １
机， 在钻 井工 况下 该 钻 机 井架 振 动 幅 度 较大 。为 了
白升式 结构 ］ 。配 置 Ｙ ３ ５型分体 式游 车 ， Ｇ３ ５ Ｃ１ Ｄ １
型 大 钩 ， Ｌ ５ 型 水 龙 头 ， Ｑ３ Ｏ 型 顶 驱 系 统 ， ８ ４０ Ｄ ５ Ｊ ３ Ｏ型卧式 死绳 固定 器等 。 Ｚ４
［ ］ 陈 文 辉 ． 簧 钢 脱 碳 研 究 ［ ］ 北 京 ： 京 交 通 大 ６ 弹 Ｄ． 北
２８ ０ ２年 １卷 第 １期 第 ４ ５ ｏ页
石 油 矿 场 机 械
ＯＩ Ｆ ＥＬ Ｌ Ｉ Ｄ ＥＱＵＩ Ｅ ＰＭ ＮＴ
文 章 编 号 ： ０ １３ ８ （０ ５ — ５
某海 洋钻 井 井 架振 动测 试 及 有 限元 分析
最大 抗风 能力 ９ ｎ 空 立根 ， ３ｋ （ 空载 荷） ７ ｎ ；Ｏｋ
（ 立 根 ， 载荷 ） 满 空 ４ ｎ 满 立 根 ， 大 钩 载 ） ５ ２ｋ （ 最 ；３ ｋ 工作 状态 ） ｎ（
基于有限元分析法的船舶上层建筑振动性能研究
舰船科学技术 Leabharlann HIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 41, No. 7A Jul. , 2019
基于有限元分析法的船舶上层建筑振动性能研究
李华志1，李韶岗2 (1. 西安航空学院，陕西 西安 710077；2. 中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176)
Key words: finite element analysis；ship superstructure；vibration performance analysis
0 引 言
近年来，船舶为满足大量货物运输的需要，逐渐 向着大型化趋势发展。船舶上层建筑是船体结构的重 要组成部分，是船员休息和工作的地方，也在上层建 筑上安置了许多精密的仪器和仪表，因此一旦出现振动， 不仅影响船员的舒适性，还会影响设备的正常使用， 降低船舶安全性和稳定性。在此背景下，准确分析船 舶上层建筑的振动性能（振动频率）成为解决船舶共 振问题的前提[1]。当前船舶振动性能研究多是以经验 公式为基础建立软件程序来快速计算上层建筑的振动 频率。这种方法虽然效率较高，但是只能计算纵向振
1 基于有限元分析法的船舶上层建筑振动性能研究
随着船舶上层结构的变化，尤其对于大型集装箱
收稿日期: 2019 – 03 – 16 作者简介: 李华志 (1978 – )，女，硕士，讲师，研究方向为建筑结构减震隔振。
·2·
舰船科学技术
第 41 卷
船舶来说，螺旋桨及主机的影响，导致结构整体刚度 和固有频率在逐渐降低的现象越加严重，从而造成了 严重影响：1）船员正常休息受到影响，舒适度降低； 2）船体结构稳定性降低，容易疲劳受损；3）船舶的 组成部件、仪器仪表等失灵，无法正常工作。在这种 情况下，如何准确分析出上层建筑振动频率是船舶设 计阶段进行参数修改的基础，是提高设计合理性、科 学性的关键，是有害振动消除的根本措施。
海洋石油平台振动特性分析与改进措施研究
海洋石油平台振动特性分析与改进措施研究引言：海洋石油平台作为海上石油勘探与生产的重要设施，面临着海洋环境的复杂性和恶劣的工作条件。
在海洋环境中，海洋平台会受到风浪、潮汐、海流等外部作用力的影响，从而产生振动。
这种振动不仅会对平台本身的结构和安全性造成影响，还会对工作人员的健康和舒适度产生负面影响。
因此，研究海洋石油平台的振动特性及改进措施是至关重要的。
1. 振动特性分析方法：为了准确地研究海洋石油平台的振动特性，需要采用科学严密的分析方法。
其中，有限元法是一种广泛使用的数值分析方法，被广泛用于结构振动特性分析。
通过将海洋平台划分为许多小的有限元（节点），然后利用连续介质的理论和数值计算方法，可以预测和分析平台在各种外界激励下的振动响应。
此外，还可以利用模态分析法，通过计算平台在不同模态下的固有频率和振型，以了解平台的振动特性。
这些分析方法可以为改进措施研究提供可靠的基础数据。
2. 振动源识别与评估：在研究海洋石油平台的振动特性时，首先需要准确识别和评估振动源的影响。
振动源可以是内部力激励，如管道流体的运动或机械设备的震动，也可以是外部环境因素，如风浪、潮汐和海流等。
通过振动源的识别和评估，可以确定其频率、振幅和方向等关键参数，为改进措施的制定提供依据。
3. 振动减缓与控制技术：为了减少海洋石油平台的振动，可以采取一系列的改进措施。
其中一种有效的方法是安装减振器。
减振器通过在平台结构中引入特定的材料和结构来改变平台的振动特性，从而减少振动的产生和传播。
常见的减振器包括阻尼器、质量块和弹性支撑等。
另外，通过改变平台的几何形状和刚度分布，可以改善平台的振动特性。
此外，合理的结构设计和材料选用也可以有效降低振动的影响。
4. 振动对工作人员影响的分析与改进：海洋石油平台上的工作人员需要长期在特殊的环境下工作，振动对其健康和舒适度会产生重大影响。
因此，对振动对工作人员的影响进行分析和改进也是研究的重点。
通过测量和分析工作人员在不同振动条件下的生理和心理反应，可以了解振动对其工作效率的影响，并制定相应的改进措施，如人员休息规定和工作环境改善等，以提高工作人员的工作条件和生活质量。
海上平台在动设备影响下的振动分析研究
海上平台在动设备影响下的振动分析研究发表时间：2020-09-17T15:43:49.140Z 来源：《建筑实践》2020年14期作者：李兰梅[导读] 随着工业的发展，社会的不断进步，海上石油平台的搭建和发展受到了社会各方越来越多的关注，李兰梅博迈科海洋工程有限公司天津 300457摘要：随着工业的发展，社会的不断进步，海上石油平台的搭建和发展受到了社会各方越来越多的关注，也成为了石油开采和石油化工产业发展的关键。
在经济和技术高速发展的大背景下，新技术及设备的不断涌现和引进，在石油化工产业中被广泛应用，并起到了极大的作用。
而由于石油化产业的独特性，在动设备在运转的过程中会由于环境等因素产生振动故障问题从而造成对运行及工作效率的影响。
尤其是海上平台石油化产业设备运转的过程中因为在海面上进行开采工作，极其容易出现石油化工转动设备振动的故障问题。
本文就当下海上平台在动设备影响下的振动情况进行详细的分析研究，探究其故障原因，并就故障问题提出改善措施。
关键词：海上平台在动设备；振动；分析研究引言随着世界经济的发展，对能源需求的不断增加，油气资源的不断开采导致的能源的减少甚至枯竭。
而对能源的持续需求，使得人们将目光关注到海上油气资源的开采上。
尤其是21世纪后，各国对海上石油资源的开采迎来了新的篇章，其设备的技术也随着科技的发展不断的更新和被广泛使用。
自1947年墨西哥建造了世界第一座钢制海上平台起，当下世界各国的海上平台已经成为了石油资源开采的主流。
作为海洋石油资源开放的重要途径，海洋平台的合理有效利用成为了当下石油化工产业发展的主要方向之一。
海上平台地理位置及工作方式的特殊性导致了环境载荷及海洋平台上设备等会产生振动的故障问题，即海洋上平台在动设备包括有电站设备、电泵设备、压缩机等等，海洋平台设备在运行工作时对平台造成的周期性激振力从而造成的海洋平台结构发生的振动。
而海洋平台的周期性振动不仅会造成平台结构的破坏，也会影响到海洋平台上工作人员的身体状况、心情及工作效率，甚至会影响到整个海洋平台的稳定性及其结构的合理性。
基于有限元分析的海上支持平台遮蔽甲板吊重能力评估
基于有限元分析的海上支持平台遮蔽甲板吊重能力评估李宝彬【摘要】针对海上平台遮蔽甲板,对横梁进行了全三维实体的有限元分析,计算了不同起吊方式下的最大起吊能力.在单点起吊方式下,按起吊能力对横梁划分了三个区域;在不考虑起吊位置的情况下单点起吊最大载荷为26kN.计算了常用二点起吊和多点起吊的最大载荷,二点起吊的最大载荷能力可达到50kN,多点起吊的最大载荷能力可达到60kN.二点起吊或多点起吊时,组合起吊点的间距越大,载荷能力有提高的趋势.最大起吊载荷的评估结果对安全施工具有实际指导意义.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P136-138)【关键词】甲板横梁;有限元;最大载荷;评估【作者】李宝彬【作者单位】中海油田服务股份有限公司油田生产事业部,天津 300450【正文语种】中文【中图分类】U664.40 引言“海洋石油901”多功能平台是一艘用于海上油田增产和修井作业的钻修井装置，适合于浅水深海域条件下的钻修井作业。
该平台船型为三角形船体，船体型长40.8 m，型宽42.67 m，型深6.25 m，总长59.2 m。
该海上支持平台遮蔽甲板下主要为泥浆泵房，在泥浆泵及其它机件的零部件更换、维修作业中，甲板横梁作为起吊重物的载体，其承载能力尤为关键。
平台在建造之初，由于未充分考虑该遮蔽甲板横梁的后期作业复杂工况，为了施工安全，需要对该遮蔽甲板横梁吊重能力进行充分评估。
有限元分析在结构强度分析中已得到了广泛的运用，并被证实具有可信的准确性。
大型桁架或框架结构受结构尺寸的限制，一般使用梁单元或壳单元进行分析[1-4]，在兼顾计算效率的同时能得到合理的结果。
三维实体单元能够更好地描述结构细节，因而计算结果能更趋于准确，但需要更多的计算资源[5-6]。
海上支持平台遮蔽甲板横梁属于型钢构成的框架结构，尺寸为规模为4.8 m×3.4 m，为了计算的准确性，本文采用三维实体单元来进行有限元计算。
海港口浮码头中固定桩墩振动实测与数值计算分析
海港口浮码头中固定桩墩振动实测与数值计算分析海港口浮码头是海港口的重要组成部分，它起着货物装卸、船舶停泊和燃料供应等重要作用。
浮码头的稳定性和安全性对于保障海港口的正常运营至关重要。
而浮码头中固定桩墩的振动特性则直接关系到浮码头的稳定性和安全性，因此对浮码头中固定桩墩的振动特性进行实测和数值计算分析显得尤为重要。
在海港口浮码头中，固定桩墩被用来支撑浮码头结构，并通过固定在海底的方式来保证浮码头的稳定。
在海洋环境中，风浪、船舶活动等因素会引起海浪和船舶的振动传导至固定桩墩上，导致固定桩墩发生振动。
这些振动不仅会对固定桩墩本身产生影响，还会对浮码头的稳定性和安全性产生重要影响。
对浮码头中固定桩墩的振动特性进行实测和分析，对于浮码头的稳定性和安全性具有重要意义。
针对这一问题，近年来国内外学者们进行了大量的研究工作。
他们通过实测和数值计算等手段，对浮码头中固定桩墩的振动特性进行了深入研究。
通过实测和数值计算，可以获得固定桩墩的动力响应和振动特性等重要参数，从而为浮码头的设计与维护提供重要参考。
基于以上背景，本文将围绕海港口浮码头中固定桩墩的振动特性进行实测与数值计算分析展开讨论。
将介绍浮码头中固定桩墩的振动特性及其影响因素；将介绍实测方法和数值计算方法；将对实测和数值计算结果进行分析和讨论。
希望通过本文的研究，可以为浮码头的设计与维护提供重要参考，确保海港口的正常运营。
一、浮码头中固定桩墩的振动特性及其影响因素浮码头中固定桩墩的振动特性是指固定桩墩受外界载荷作用下的振动响应特性，主要包括位移、加速度和应力等参数。
这些振动参数直接关系到固定桩墩的疲劳寿命、稳定性和安全性。
在海洋环境中，浮码头中固定桩墩的振动主要受以下几个方面因素的影响：1. 海浪载荷：海浪是引起固定桩墩振动的主要因素之一。
海浪的冲击和波浪的传导会引起固定桩墩受到不规则的载荷作用，从而产生振动响应。
2. 船舶活动：浮码头是船舶的装卸和停泊地点，船舶的活动会引起浮码头受到船舶的冲击和波浪的传导，从而引起固定桩墩的振动。
基于ANSYS的海洋平台固桩架有限元分析研究的开题报告
基于ANSYS的海洋平台固桩架有限元分析研究的开题报告一、研究背景随着海洋工程的发展，海洋平台越来越多地被用于海上油气勘探、风电等领域。
然而，海洋环境的复杂性和变化性使海洋平台的设计和运营面临许多挑战。
其中一个重要的挑战是如何使海洋平台安全地固定在海底。
为了解决这个问题，固定海洋平台的一种常见方法是使用固定桩架。
然而，由于海洋环境的复杂性，固定桩架的设计和分析变得非常困难。
固定桩架必须能够承受各种海洋环境条件，如波浪、流动和风。
此外，由于海洋平台必须长时间留在海洋中运营，因此必须在设计时考虑各种耐用性和可靠性问题。
计算机仿真技术为解决这些问题提供了一种有效的工具。
在本研究中，我们将使用ANSYS软件进行有限元分析，研究海洋平台固定桩架的设计和分析。
二、研究目的本研究的主要目的是：1. 研究海洋环境对固定桩架的影响，在有海浪、海流和风的条件下进行固定桩架的有限元分析。
2. 探究固定桩架具有的几种不同材料的适用性，包括钢、混凝土和木材。
3. 评估固定桩架的性能，包括其耐用性和可靠性。
三、研究内容本研究的研究内容包括以下几个方面：1. 系统地调查固定桩架在海洋平台上的应用，根据实际设计要求了解各种材料在不同环境下的性能表现，建立考虑海洋环境因素的固定桩架设计参数。
2. 基于ANSYS软件，对固定桩架进行有限元分析，建立固定桩架在复杂海洋环境下的数值模型。
分析固定桩架在不同环境水平下的受力情况，包括压力、剪力、弯矩等。
3. 分析固定桩架的材料特性和结构特性，评估其耐用性和可靠性。
根据模拟结果，对固定桩架进行优化设计和改进，提高其性能。
4. 结合实际案例数据进行模型验证，比较模拟结果和实际数据的差异，验证有限元模拟方法的有效性。
四、研究方法本研究采用如下方法：1. 文献调研法：对海洋平台固定桩架的设计、分析等方面的文献进行调查和梳理，整理出相关研究的进展和成果。
2. 数值计算法：采用ANSYS软件对海洋平台固定桩架进行有限元分析，并探究不同材料的适用性。
船舶轴系扭转振动有限元分析及求解
有限元法的基本思想是“化整为零 ”,即化复杂的不规则的整体为有限个单元的集合 体 ,以一定程度的近似为代价求出扭振系统的数值解 。具体地说 ,借助于有限元法 ,可以把 一个复杂的连续体看成是若干个基本离散单元的集合体 ,对扭振而言 ,有限元法使连续的扭 振问题变成一个有限自由度系统的振动问题 ,从而使得问题可以借助于线性方程组求解 。
一 引 言
船舶柴油机动力装置轴系的扭转振动是影响该动力装置安全运行的重要动力性能之 一 ,也是当前柴油机推进装置的重要故障原因之一 ,世界多数国家的船舶检验机构规定 ,超 过 150马力的内燃机动力装置必须进行扭转振动计算和测量 ,中国船舶标准化技术委员会 专业标准也有类似的规定 。目前 ,扭转振动计算方法有多种 ,计算的内容是进行系统的自由 振动和强迫振动计算 。自由振动计算的方法很多 ,如 Holzer法 、Tolle法 、Tepckux法等 ,以往 以 Holzer表格法应用较多 ;强迫振动计算多采用能量法 、放大系数法 。本文主要在 matlab7. 0环境下采用直接求解法求解自由振动 ,采用振型叠加法求解强迫振动 。matlab是近年来 开始流行的实用性工程数学计算软件 ,它以矩阵为计算基本单元 ,本文利用其强大的矩阵计 算功能进行轴系扭转振动计算 。
k1
- k1
0… 0
0
0
- k1 k1 + k2 - k2 …
0
0
0
K= … … … … …
…
…
0
0
0
… - kn - 2 kn - 2 + kn - 1 - kn - 1
0
0
0… 0
- kn - 1
kn - 1
对单支系统 ,矩阵带宽为 3;
海洋固定平台模块钻机振动分析
海洋固定平台模块钻机振动分析李彦丽【摘要】The vibration problem of the modular drilling rig(MDR)of offshore fixed platform in the progress of drilling was analyzed.Taking MDR of Jinzhou 25-1 south oilfield as example,the structural vibration characteristics of MDR were computed by SACS,including modal analysis for the whole structure and local structure used for supporting the vibration equipment.It can provide foundation of analysis and reference data for solve the resonance problem between vibration equipment and supporting structure.%针对海洋平台模块钻机钻井过程中发生的振动问题,以锦州25-1南油田某模块钻机为例,基于SACS结构分析程序对钻机结构振动特性进行计算分析,主要包括钻机整体结构自振特性以及主要振动设备支撑结构局部自振特性,为解决大型振动设备与结构共振问题提供分析基础及数据参考.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)005【总页数】5页(P65-69)【关键词】模块钻机;振动分析;模态分析;SACS【作者】李彦丽【作者单位】中海油能源发展装备技术有限公司工程设计研发中心,天津300452【正文语种】中文【中图分类】U661.44海洋平台模块钻机布置着转盘、顶驱、振动筛、泥浆泵、柴油发电机组等激振设备，强烈的振动会引起设备连接螺栓断裂；激振力振幅变大，造成其他设备损坏，噪声损伤人员身体，并引起平台结构疲劳损伤。
海洋平台建造中的结构有限元分析
7龙志飞，岑松．有限元法 新论：原理、程序、进展【 M】．北京： 中国水利水 电出版杜，2 001 ． 8徐怀海．ANSYS在处理体壳连接问题中的运用【oI ^[ 20i 卜02一l oI ． ht t p：／／www．pal } er ．e du．∞．中国科技论文在线．
( 收稿日期：2011—07—12)
了位移的形式，加强了约束，过高估计了单元刚度，因而适当放 松一点某些单元间的 相容性是可以的囝。在ANSYS软件中不同 单元的连接主要有3种方法：
( 1) 藕合自由度和约束方程， ( 2) 复合单元法。 ( 3) 接触单元法，ANSYS根据接触运动建立多点多点约束 方程 脚，即 MPC法 。 3工程实例 3．1某平台底甲板吊装分析 该平台为两层结构总重为1200t ，陆上建造程序为： ( 1) 在地面上预制各层甲板； ( 2) 起吊底层甲板到预定位置垫墩上， ( 3) 插 分段 立柱 l ( 4) 起吊二层甲板就位， ( 5) 插上层甲板立柱。 底甲板几何外形尺寸为29m×26．5m，吊装重量为118t ，拟 使用两台150t 履带吊合吊，由于吊机起重能力达不到，所以起 吊前甲板上未焊接钢板。该次吊装面积比较大，两吊点起吊跨距 达23 m。在该问题中主要有两个方面的问题需要确定： ( 1) 吊装构件强度和变形是否满足要求； ( 2) 主梁节点环形板断开处是否需要加强。 模型主要由梁单元、杆单元、质量单元组成。动载荷放大系 数可按1．1～1．3l 埘考虑，边界条件可以进行如下处理： ( 1) 吊绳顶点设为固定约束； ( 2) 在甲板边缘四角处增加弹簧约束以防止甲板产生刚体 位移 而影 响计算 的稳 定性 。 从图l 可以得到最大Von Mi ses st r ess ( 第三强度理论) 为 22 2MPa，节点最大变形约为69．2 mm。
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ｄｉｉｇ ｄ ｃ （ Ｌ２ ． 、ｗ ｌ ｅｄ ｄ ｃ （ Ｌ １．ｍ） ｒ ｌ ｅ ｋＥ ．２ ｍ） ｌｎ ４ ｅｌ ａ ｅｋＥ ．３５ 、ｍｅｚ ｎｎ ｅｋＥ ． ． ｍ） ｔ ｏａｙ ｌ ｉ ｈ ｚａ ｉｅ ｄｃ （ Ｌ １ ９ ７ ５ 和 ｅ ｍｐ ｒｒ ｉ ｎ ｖ ｇ ｑ ａｔｒ Ｅ ．２ ｍ） ｕ ｒ ｓ Ｌ３ ． 。 ｅ（ ３
Ｓ Ｅ Ｌ ８ 模 拟板（ 结构 ，该单 元 以通 过 改变 实 常数来控 制而 的厚度 。 Ｈ Ｌ １ｌ 壳） 在振 动分析 中 ，半 台 甲扳 ｝ 砹备 小能像 一般 的结构 分析将 设备 的质 转 换为 重力直 接加载 ，本 ： 的 文采 Ｈ ＮＳ Ｓ中 的结构质 点 ｔ ＭＡＳ ２ 元来 实现 ，可 以在节 点 卜 Ｄ ￣ 同方 向的质量 ，将 设备 ｊ Ａ Ｙ 元 Ｓ１ 施 ＨＩ ＜ 所在 的位置 的 元定 义为等 质罱 的 ＭＡＳ ２ 单元进 行模 态和谐 响应 分析 ］ Ｓ１ ４。 在 建模过程 中根据 平台实际情 况 以及 单元 的特 点，对梁 单元进 行偏移 处理 ，确保 模拟 的精确性 。
ｌ 计 算 模 型
１ １单 元选取 ．
表 １ 出了计算 中选用 的 元 。 列
表 １ Ａ ＳＳ ＮＹ Ｙ中单 元选取
忽略 一些 次要 结构 ， 以认为 固定式平 台丰要 由梁结 构和板（ 结 构组成 。 ＮＳ ］ Ｂ Ａ １９ 可 壳） Ａ ＹＳｑ 的 Ｅ Ｍ ８
学 术 沧文
在设 备的模拟 中 ，将 设备所在位 置的关 键点 （ ｅ ｐ ｉｔ Ｋ ｙ ｏｎ ）牛产 为 ＭＡＳ 元 ，并通过 设置其 属性 赋予 Ｓ・ 质带 的办法 ，实现 设备 的模拟 。 １２ 边界 条件 ．
边 界条件 是将 导管架底 部与海 底连接 的腿全 约束 。
１３模 型 ．
本文基本 按照选 定 Ｈ标 台 纸Ｊ 寸进行建 模 ，但是 由于平 台的实 际结 构十分 复杂 ，设备繁 多 ， 所 以在 不影响整 体 计算 结果 的情况 下 ，住 建模过 程 中对 平 台的某些局 部结 构进 行 了简 化处理 。
几种动设备运行情况下的振 动响应进行 了评价
关 键 词： 平台振动；谐响应分析；瞬态分析
０ 引 言
固定平 台是 我 国海 上石 油生产 的主 要设施 ，在 近海 油气 田开发 中得 到 了广 泛应用 。近年 来 ，随着 Ｑ Ｅ要求 的不断提 高 ，海 上平 台设施 的安全 性和 舒适性 愈 来愈受 到关注 。同时，随着深 水资源 的开 ＨＳ
最终 的有 限元模 型如 １ 示 ，包括关 键点 １６ 所 ０ ９个 ，杆 单元 ３ ４ ０ ０个 ，单元总数 ２ ８ １ ，节 点 ７０ 个 总数 ５ ９ ７ 。 巾的 轴 、 轴和 ｚ轴分别 代表 纵 向、横 向和 垂 向。 ３５ 个
单元 ，提供 了强 火的结构 非线性 分析 能力 ，以及 … 的截 而数据 定 义功能 和可视 化特性 。因此 ，本文 ｔ色 采用 Ｂ Ａ Ｉ９ 元模 拟 平台的 一要 梁结 构。 能够保证 计算 结果更 加准确 有效 。 Ｅ Ｍ ８ 与梁 结构相 连接 的板（ 结 构～－ 壳） ｊ 投是附在 梁 元 而的 。在 ＡＮＳ ＹＳ 中一 般用 四节点乏 维壳 单元
发 ，对 各种浮 式平 台的振 动 问题 需要进 行研 究 。进 而对 因振动 而 导致 的平 台设施安全 性和舒 适性 问题 进行 分析研 究 ，为深水浮 式平 台的 开发做 好技术 储备 和经验 积 累 。 有限元数 值分 析方法 已经广 泛应 用于 各个领 域 ，显 示 出 了强大 的分 析能力 和 计算效率 。在 已有 的
５ 卷 ｌ
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ＳＨｌ Ｂ编 号： １０ —８２２ １ ）２０ ７０ ０４ ８ （０ Ｓ —０ —８ ０ ０
大型通 用有 限元分析 软件 当 中， Ａ ＹＳ已经得 到 了普遍 使用 ，且其 分析 结果 已被认 为是可靠 的 ，所 ＮＳ
以本文 采用 ＡＮＳ ＹＳ软件对海 上平 台 的振动进 行有 限元 分析…。 海 Ｌ固定平 台的振动源 主要 为环境 载荷 即风 、波浪 、海 流 、冰激载 荷和平 台上 的动设 备产 生的载
荷 。由于环境载 荷激励 周 期与 固定平 台 自振周 期差 别较大 ，所 以通 常认 为 ，在 计算 固定平 台振动 时一
般 不考 虑环 境载荷 ，只 考虑平 台上动 设备 引起 的平 台的振 动响应 ，并且 一般只 考虑 直方 向的振 动响 应 。本文对选 定 目标平 台进行 整体 建模 ，对 平台ｔ 各种 设 备引起 的响应进 行分析 ，用两 利， 不同方法 计 算平 台振动 响应 并予 以评 价 ，时论 了两种 方法 的优缺 点及 使用 范围 Ｊ 。
海 上 固定平 台在运 转 设 备 作 用 下 的
振 动 有 限元分 析
刘菊娥 ，王巍巍，罗 超 ，王 波
（ 海洋石油工程股份有 限公 司，天津 ３ ０５ ） ０ ４ １
摘
要
以选定 目标平 台在平 台动设备 作用 下的振 动分析 为例 ，运用Ａ Ｓ Ｓ ＮＹ 软件 的谐响 应分析方 法和 改进 的 ｂｗ ａ ｋ ｉ ｍ ｒ 隐式时间积分 法 （ ｅ 加连 续谐激励 的瞬态分析方法 ），对几种动设备作用下的平台的振动响应进行 了 建模和分析 。通 过对这 两种方法 的结果进行 比较 ，得 出 了不 同方法 的优缺 点和使用 范围，并且对该平 台在