基于ABAQUS_AQUA的深水导管架平台动力分析研究_杨江辉
面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究的开题报告
面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究的开题报告一、研究背景及意义冰冻条件下的导航系统给海上航行带来了巨大的挑战，尤其是在极地区域。
由于海冰有可能破坏或卡住导管架的阻尼系统，因此导管架必须能够在这种情况下保持其结构完整性和防震性能。
此外，水下管道的抗弯挺度也需要满足运行要求，同时还需要满足高的动力性能。
因此，如何在冰冻条件下提高导管架的结构完整性和动力性能，是当前海上油气输送工程中的一个重要问题。
二、研究内容和技术路线本文旨在研究面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计，并通过实验验证优化设计的有效性。
具体研究内容为：1. 研究海上油气输送系统中导管架的结构参数和工作条件，及其对结构完整性和动力性能的影响。
2. 建立导管架的有限元模型，通过对导管架的静力和动力响应分析，确定其设计参数范围。
3. 基于有限元模型，通过设计参数优化、减震技术等方式优化导管架的结构，提高其抗冰性能和动力性能。
4. 构建抗冰导管架的试验平台，对优化设计的导管架进行实验验证，并对试验结果进行分析。
技术路线：1. 研究分析海上油气输送系统的导管架设计和工作条件，并对其进行建模和研究。
2. 利用Abaqus/Ansys等有限元软件，建立导管架的有限元模型，并通过对等静力和动力响应的分析，确定优化设计的参数范围。
3. 通过质量阻尼器、手动阻尼器等减震技术的应用，对导管架的结构进行优化设计，提高其抗冰性能和动力性能。
4. 构建试验平台，对优化设计的导管架进行实验验证，并对试验结果进行分析。
三、预期成果及意义该研究旨在基于实验和模拟技术，研究面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计。
通过优化导管架的设计和结构，提高其抗冰性能，从而提高海上油气输送的安全性和可靠性。
本研究的预期成果包括：1. 研究海上油气输送系统中导管架的设计和工作条件，及其对结构完整性和动力性能的影响。
2. 建立导管架的有限元模型，并通过实验验证其有限元模型的正确性。
3. 通过优化设计，提高导管架的动力性能、抗冰性能和结构完整性，提高其在极地区域的使用效果。
深水桩基导管架平台随机波浪动力响应分析
为结 构 前点 加速 度矢 ，
＝
Ｆ ＝Ｆ
为结 构节 点速 度 欠 壁，
为 土动 力 欠最 ， Ｂ为了结 构之
丽 力矢量 。
（） ３
（） ４
２ 基 础 模 型 以及 结构 模 型
２ １ 基模 拟 ．桩 桩基 导管 架平 台桩基 与土壤 之 间的相 互作 用简化 为 ４类 非线性 弹簧 ，分别 为：水 平弹簧 ，用来 模 拟土 壤对 桩 的水平 载荷 作用 ；竖直弹 簧 ，用来 模 拟土壤 对桩 的表面摩 擦载 荷 作用 ；扭转 弹簧 ，用 来模 拟土 壤对 桩 的表面摩 擦载荷 引起 的扭转 作 用 ；桩 端弹簧 ，用 来模拟 土壤 对桩 的承 载作 用 。在波浪动 载
３ 随机 波 浪动 力 响应 分 析
３１ 机波 浪理 论 ．随
波 浪载 荷 是一种 随机载 荷 ，多年来研 究海 浪 的学者 形成 了很多种 描述 海 浪的模 型 ，其 中最具有 代
自振周 期变 大 ，其 自振频 率可 能 同能量较 大 的波浪载 荷 频率接 近 ，即 使不发 生共 振 ，也有 可能 使结构 产生较 大 的动力 响应 。Ａ Ｉ Ｐ 规范 中规定 当设 计海况 在接 近平 台 自振频 率 的范 围包含 有显 著 的波 能 时， 必 须对基 于 静力 分析 而设 汁的结 构作进 一步 的动 力 分析 。
ｌ 桩 基 导 管 架 平 台动 力 分析 体 系和 运 动 方 程
导管架平台动力性能及安全性分析
导管架平台动力性能及安全性分析作为常见的海上结构,导管架平台在完成钻井、采油、储油等作业的同时,由于长期暴露在海洋环境当中,会受到恶劣的天气环境以及其他诸多复杂因素的影响,有时还会受到爆炸、撞击等偶然载荷的作用,因此平台倒塌事故时有发生,这不仅造成了严重的环境污染,同时也带来了巨大的经济损失。
为保证结构在恶劣环境下的抗倒塌能力,延长结构的服役期,有必要从整体结构层面出发,研究平台结构的整体安全性能。
目前导管架平台的整体安全水平研究主要围绕在静力载荷作用分析的阶段,由动力载荷造成的整体倒塌以及所体现的安全储备方面研究较少。
同时,对于导管架的倒塌过程,很少进行结构内部杆件的屈服过程与塑性发展特性相关探讨。
本文针对以上几个问题展开了相关研究：探究了非线性方法在有限元分析中的实施手段。
对于常见的倒塌分析,一般要求考虑材料、几何非线性,从而能够模拟更为反映实际情况的倒塌过程,因此有必要深入了解非线性在结构分析中的实施过程与分析手段。
将推导二维梁单元的几何、材料非线性有限元模型,结合Newton-Raphson方法编制程序,研究非线性在结构分析中对计算结果产生的影响。
研究了导管架平台的静力倒塌安全性。
采用某冰工况下的环境要素,以及基于提高重现期的载荷增量方法,对平台进行了Pushover分析,得到了不同方向的结构承载力与杆件塑性发展过程,进而根据其储备强度(RSR)探讨了结构整体安全性能；编制了逐步回归响应面程序,该方法不需提前给出功能函数,且计算效率较高。
然后,计算了结构的整体可靠度,并通过给定拟合方程的JC法验证了程序的可靠性。
研究表明,尽管两类指标的研究侧重点不同,但两类指标均能很好地对结构的安全性进行描述。
在地震作用下,对导管架平台进行了动力性能研究。
选择了26条具备不同频谱特性的三向地震记录,采用IDA方法对结构进行了动力增量分析,在分析中记录不同地震波作用下结构全过程响应信息与杆件状态信息,以及塑性点、倒塌点对应的载荷水平。
基于ABAQUS的深水立管强度分析
模、 交互式提交作业和监控运算过程 ， 以及结果评 估（ 即后处理 ） 等能力 。Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ／ Ｖ ｉ ｅ ｗ是 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ／
线性叠加 ， 每一个波动分量的方 向余 弦可 以根据
静水 面来 定义 。 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ软 件 默 认 ， Ａ ｉ ｒ ｙ波 由波 长 Ａ 定 义 ， 当然 ， 也 可 以用 波浪 周 期 定 义 ， 对于 Ａ ｉ ｒ ｙ波 ，
模拟 近海 结构 ， 如 海上 石油 钻井 平 台 ， 其 它一 些 功 能包 括模 拟波 浪 、 风载及 浮 力 的影 响等 。
Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ／ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ和 Ａ Ｂ Ａ Ｑ ｕ Ｓ ／ Ｅ ｘ ｐ ｌ ｉ ｃ ｉ ｔ 。其 中在
Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ／ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ中还 附加 了 ３个 特 殊 的分 析模 块： Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ／ Ａ ｑ ｕ ａ 、 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ／ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ和 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ／
选 用线性波 （ Ａ ｉ ｒ ｙ 波） 和非线性波 （ 五阶 Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ 波） ， 校核 标准选 用 了 Ａ Ｐ Ｉ Ｒ Ｐ ２ Ｒ Ｄ， 以最大 使用 系数 的形 式直 观分析计算结论 ， 给出１ Ｔ ｒ Ｒ立管强度分析 的推荐做法 。 关键词 ： 海底管道 ； 波浪理论 ； 立管强度 中图分类号 ： Ｕ ６ ７ ４ ． ３ ８ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ １ １ ５ － ０ ４
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—０ ８— ０ ８
修 回 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ８— ３ ０ 基金项 目： 国家 ８ ６ ３计划 （ ２ ０ ０ ４ Ａ Ａ ６ １ ７ ０ １ ０ ） 第一作者简介 ： 夏 日长 （ １ ９ ８ １一） ， 男， 硕士 ， 工程师
基于SESAM的导管架平台结构动力响应分析
基于SESAM的导管架平台结构动力响应分析渠基顺;管义锋;卢燕祥【摘要】利用SESAM软件对渤西QK18-2固定式平台进行分析计算,建立了渤西QK18-2固定式平台的有限元模型,考虑到海底地基的变形,将泥面以下桩-土相互作用用等效的直立桩模拟.对渤西QK18-2固定式平台在波浪作用下的动力响应进行分析,得出了相关结论,最后以波浪载荷作为海洋平台结构的主要环境载荷对导管架海洋平台进行了结构强度校核.【期刊名称】《江苏船舶》【年(卷),期】2013(030)001【总页数】5页(P1-5)【关键词】导管架平台;动力响应;有限元【作者】渠基顺;管义锋;卢燕祥【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】U661.40 引言海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，与陆地结构相比，它处在恶劣的环境中，承受着多种随时间和空间变化的随机载荷，包括波浪、海流、风、潮汐及海冰等引起的载荷的联合作用，同时还受到地震的威胁[1]。
对海洋平台进行动力分析，首先进行自由振动分析，确定平台结构的固有频率和振型;其次根据海洋平台的振动周期和平台作业区波浪的周期，分析平台结构发生共振的可能性;最后，对平台进行瞬态响应分析，计算平台在波浪力、风载荷和海流等作用下的动力响应，得到海洋平台在极端载荷下的位移、应力等强度和安全性的评价数据[2]。
在波浪力及碰撞力的作用下，导管架与外界环境进行耦合，桩与土之间存在着非线性动力耦合作用。
Berge和Penzien提出了波浪作用下结构的随机响应分析方法。
波浪环境采用了修正的PierSon-Moskowitz波浪，研究了平台响应对波浪的敏感性问题，该方法最大的贡献在于引入了有限元分析程序。
Kareem，Hsieh和Tognarelli[3]分析了海洋平台在非高斯海况载荷下的频域响应，比较了深海导管架平台在高斯和非高斯分布波浪载荷作用下振动响应的概率统计特性，计算了二阶波浪力对平台结构的影响。
导管架平台力学性能分析研究
导管架平台力学性能分析研究
肖美蛟;王海涛
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2013(035)003
【摘要】平台结构在海洋中长期承受着风、冰、浪以及地震等多种环境因素的干扰,尤其是对于服役中后期的海洋平台,及时掌握平台结构的安全状况是十分必要的.本文以某导管架式固定平台为研究对象,基于大型有限元分析软件平台,建立了导管架平台的结构模型.在此基础上进行了静力分析、冰荷载影响下的瞬态分析、模态分析、波浪荷载下的结构响应分析以及地震响应分析,并分析了平台的自振特性及随机波浪影响下的结构位移响应,得到了平台在冰荷载、波浪力作用下的受力特点以及平台的模态振动规律.分析结果显示,该平台具有较好的抗冰、抗波浪力能力,但应避免平台的低频振动和较大强度的冲击载荷,而且平台桩腿和支撑杆始终是其较为薄弱的构件.
【总页数】3页(P47-49)
【作者】肖美蛟;王海涛
【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津300072
【正文语种】中文
【中图分类】TU476.1
【相关文献】
1.基于ABAQUS/AQUA的深水导管架平台动力分析研究
2.导管架平台在冰载荷作用下的动力响应分析研究
3.高性能纤维环氧树脂基复合材料力学性能分析研究
4.输水盾构隧道纵缝压弯力学性能分析研究
5.波斯湾中受随机波作用的某新建离岸导管架平台时域动力分析研究（英文）
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海洋导管架平台碰撞动力分析
第20卷 第6期2008年12月中国海上油气CHIN A OF FSH OR E O IL A ND G A SV ol.20 N o.6Dec.2008作者简介:秦立成,男,硕士,2007年毕业于中国石油大学(华东),现主要从事海洋平台安装设计研究工作。
地址:天津市塘沽区闸北路3号海洋石油工程股份有限公司安装工程技术中心(邮编:300452)。
海洋导管架平台碰撞动力分析秦立成(海洋石油工程股份有限公司)摘 要 利用ANSYS/LS -DYNA 程序可以进行结构动力大变形、复杂非线性准静态问题以及接触、碰撞问题的分析。
尝试采用ANSYS/LS -DYNA 显式方法建立船舶与导管架平台的碰撞动力分析模型,利用自动接触算法,得出了不同情况下碰撞过程中能量转变和平台上层甲板中心动力响应规律,以及碰撞点最大Vo n mises 应力和变形,并验证了所分析结果的准确性。
利用本文分析方法可以对海洋工程构件碰撞损伤程度进行预测;本文分析结果可为平台设计和损伤评估提供参考依据。
关键词 海洋导管架平台 碰撞 动力分析 ANSYS/LS -DYNA 海洋平台处在复杂的海洋环境中(特别是在深水海域),当海况比较恶劣时,船舶过往或停靠平台时容易和导管架发生碰撞。
据统计[1],仅在1981)1986年的5年间,国内外由于碰撞引起的平台损伤事故就有22起,占总平台损伤事故的22%,因此进行海洋平台碰撞动力分析是十分必要的。
碰撞过程是巨大冲击载荷作用下的复杂动态响应过程,具有明显的非线性动力特征,这就为海洋平台的碰撞研究增加了难度。
海洋平台在碰撞过程中受到的损伤程度会受到周围环境、撞击位置、船舶吨位、航速、撞击方向等多种因素影响。
对于一些大型海工结构物,如果采用试验的方法进行研究,不但试验费用高昂,而且只能采用按比例缩小的模型模拟,误差较大。
金伟良等[2]曾把船体等效成具有速度和质量的无体积刚体,忽略船体的变形,对WEN 13-1海洋导管架平台结构受到大吨位起重铺管船的碰撞进行了非线性数值动力模拟,得出接触时间不同对碰撞结果会产生很大影响的结论。
基于腽气QUS／AQUA的深水导管架平台动力分析研究
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上结构 ， 如海 洋 石 油 平 台或 船 体 。其 具 体 功 能包 括 模 拟 波 浪 、 载 例 风 荷 、 力 和海 流 拖 曳 力 的影 响等 。本 文 使 用 ＡＢ 浮 ＡＱＵＳ ＡＱＵＡ， 现 ／ 实
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第 ２ ２卷
第 ６期
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・Байду номын сангаас９ ２ ・
文 章 编 号 ：０ １ ４ ０ （ ０ ７ ０ —０ ２ —０ １０— ５０２０）６ ０９ ５
基于
ＱＵＳ ＡＱ ／ ＵＡ 的深水导管架平台动 力分析研究
杨 江 辉 张 宏 ， 锦 昆。 ， 刘 ，何 锋
惯 性 力 影 响 。通 过 大 量 数 值 模 拟 计 算 ， 出 了一 些 有 规 律 性 的 曲 线 ， 随机 波 作 用 下 深 水 导 管 得 为
架动力响应分析提供借鉴 。 关 键 词 ： 台 ； 流 耦 合 ； 力 响 应 ； ＡＱＵｓ ＡＱＵＡ 平 波 动 ＡＢ ／ 中图分类号 ： Ｐ ５ ７２ 文献 标 识 码 ｉ Ａ
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杨江辉等
基 于 Ａ ＡＱ ／ ＵＡ 的 深 水 导 管 架 平 台 动 力 分 析 研 究 Ｂ ＵＳ ＡＱ
２０ ０ ７年 １ ２月
可得到 作用 于某 个质 点上 的波 浪力 ：
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（． １ 中国石 油大 学 ， 京 １ ２ ０ 北 ０ ２０
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海上风电深水导管架基础过渡段有限元模拟分析
海上风电深水导管架基础过渡段有限元模拟分析摘要：海上风电导管架过渡段主要连接下部结构和上部塔筒，起到承上启下的关键作用，因此对其的设计及校核尤为重要。
本文应用非线性有限元分析软件ABAQUS，采用静力学方法对海上风电深水导管架基础斜箱梁式过渡段进行了数值模拟分析，分析结果表明，该过渡段形式能适用于深远海导管架支撑结构上，为我国深远海海上风电支撑结构设计提供借鉴和参考。
0引言由于海上风电场风速高、风况优、湍流强度低、有稳定的主导风向，不消耗陆地资源等优势，世界范围内（包括我国）都对近海风电场进行了大规模的开发，目前国内已适宜开发的近海风电资源日益减少，风电开发走向深远海是必然的趋势。
海上风电机基础的成本是海上风电成本的重要因素，在中深水区域，导管架基础比单桩基础有更好的安全性和经济性。
虽然导管架基础在国内应用处于起步阶段，但是我国在石油平台设计、施工领域经验丰富，可以借鉴使用。
目前导管架基础过渡段形式主要有斜撑式过渡段和箱梁式过渡段两种，不同过渡段形式的传力方式不同，结构用钢量不同，本文选取具备优势的斜箱梁式过渡段为研究对象，为以后后续海上风电场导管架过渡段设计提供一定借鉴意义。
1计算模型及结果目前海上风电领域导管架基础主要采用两种过渡段型式，一种为平箱梁式过渡段，一种为斜箱梁式过渡段。
本文以四桩导管架基础为例，针对斜箱梁式过渡段方案开展设计，斜箱梁式模型主要由主钢管、斜顶板、底板、腹板、支撑管、过渡段内加强板等6部分组成，如图1.1所示。
图1.1 过渡段模型1.1有限元模型设置模型采用的单元类型为四节点四边形有限薄膜应变线性减缩积分壳单元（S4R单元），钢材弹性模量为2.1× 1011 Pa，泊松比为0.3，密度为7850kg /m3。
风机荷载通过参考点施加至主钢管顶部位置，并全约束支撑管底部。
网格大小为300mm×300mm，网格总数量为16435个。
为使计算结果更为精确，通过3步加载荷载，分别是重力荷载加载、风机荷载的竖向力加载、风机荷载的扭矩、弯矩和竖向力加载，风机极限和疲劳荷载见下表1.1表1.1 风机荷载表1.2计算结果导管架基础过渡段设计时需重点考虑极限荷载下自身的强度问题和风机长期荷载作用下的疲劳问题，需要进行极限强度分析和疲劳分析导管架的极限强度分析的目的是为了校核上部过渡段板壳与主钢管的结构设计，为进一步的局部详细结构设计提供参数及建议。
ABAQUS在深水顶张力生产立管模态分析中的应用
第09卷 第2期 中 国 水 运 Vol.9 No.2 2009年 2月 China Water Transport February 2009收稿日期：2009-01-05作者简介：孙传栋，中国海洋大学工程学院。
ABAQUS 在深水顶张力生产立管模态分析中的应用孙传栋1，黄维平1，曹 静2（1中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100；2中海石油研究中心，北京 100027）摘 要：简要介绍了综合有限元分析软件ABAQUS 并概述了结构模态分析理论。
用ABAQUS 对深水顶张力生产立管进行建模，并提取了其固有频率，对其进行了模态分析。
研究了不同的立管顶张力对其固有频率的影响。
关键词：ABAQUS；深水顶张力生产立管；模态分析；顶张力中图分类号：P238.2 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2009）02-0176-02引言随着中国海洋石油天然气工业的发展，越来越多的油气资源在深水区域被勘探和发现[1]。
这就需要深水立管连接水面浮式装置和位于海床上的海底设备。
立管内部一般有高压的油或气通过，外部则承受着浪、流的作用。
所以深水立管在深海油气开发中的地位是非常重要的，但同时又极易发生破坏。
因此采用有限元方法，利用综合有限元分析软件ABAQUS 对深水立管进行结构动力分析，找出立管的关键应力点和疲劳点。
因此在设计中采取相应措施，避免立管发生强度和疲劳破坏，这不仅能减少工程造价，而且能提高立管的服役年限。
深水立管是一个复杂的振动系统。
振动系统的固有特性一般包括固有频率和振型，它们属于系统的动态特性，对系统的动态响应、动荷载的产生与传递、系统的振动形式等有重要的影响。
所以，本文对其模态进行分析。
一、ABAQUS 软件介绍ABAQUS 是美国ABAQUS 公司（原名HKS 公司，即Hibbitt,Karlsson&Sorensen,Inc.）的产品。
ABAQUS 是一套功能强大的进行工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。
基于风险的导管架平台水下结构安全检测规划
基于风险的导管架平台水下结构安全检测规划马冬辉;祖巍【摘要】建立基于风险的结构安全检测技术,应用于导管架海洋平台结构完整性管理(SIM)的检测规划中.综合考虑平台失效后果与失效概率两方面因素,确定平台风险矩阵,提出基于风险评估等级的平台水下结构检测计划,完善了当前规范中检测时间间隔确定的不足之处.该文以某海洋平台为例,阐明基于风险的水下结构检测技术的应用方法,可为我国海洋平台结构检测计划的制定提供参考.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2017(028)006【总页数】5页(P8-12)【关键词】导管架平台;风险分析;安全评估;结构检测;完整性管理【作者】马冬辉;祖巍【作者单位】中海油能源发展装备技术公司天津300452;中海油能源发展装备技术公司天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE951结构完整性管理（Structural Integrity Management，SIM）是近几年提出的新概念［1］。
SIM过程包括“数据-评估-策略-规划”四个动态环节，其中结构检测是获取数据、制定平台策略与规划的首要条件，是保证导管架海洋平台服役过程中安全性和适用性的最有效手段。
针对导管架平台而言，依据检测区域的不同可分为水上检测和水下检测两大类。
水上结构检测主要通过目视检测以及其他无损检测技术进行，较易实施；而水下结构检测传统的超声波透水杆件检测则需要由潜水员在水深超过50 m的海水中进行饱和潜水作业风险较大，施工相对困难，且费用非常昂贵。
目前，API RP 2A规范仅通过根据平台结构的暴露等级［2］确定其结构检测的级别和检测时间，这种做法显然没有考虑平台失效概率因素的影响，相对较为保守；参考文献［3］给出了海洋工程结构检测时间间隔准则，但需要大量的原始数据和复杂的理论计算，工程实用性较差。
为此，本文将风险分析引入到结构检测计划的制定过程中，提出一种简化的导管架平台结构水下检测方案确定方法，从而完善了目前规范中的不足之处。
深水导管架平台结构稳定性分析研究的开题报告
深水导管架平台结构稳定性分析研究的开题报告一、研究背景和意义随着我国近年来海洋工程建设的逐步发展，越来越多的深海油气资源被开发和利用，而深水导管架平台是海上油气钻井、生产和输送设施中不可或缺的组成部分，是支撑海洋石油工程的重要基础设施。
深水导管架平台是由一系列的水平和垂直支撑构成，其中包括钢管、钢框架和倾斜桩等结构部件，这些部件需要承受来自海洋环境和工程荷载的作用力。
确保深水导管架平台的结构稳定性是保障海上油气生产设备运行安全的重要保证，因此，对深水导管架平台的结构稳定性进行研究具有重要的意义。
二、研究内容本研究将围绕深水导管架平台的结构稳定性展开深入的研究，包括以下几个方面：1. 深水导管架平台的基础设计：分析深水导管架平台的基础设计，确定设计参数和优化方案。
2. 深水导管架平台的结构设计：研究深水导管架平台结构的设计原理和具体构造，评估不同结构方案的优劣。
3. 深水导管架平台的受力分析：分析深水导管架平台在海洋环境和工程荷载作用下的受力情况，确定受力方式和受力值，为后续稳定性分析提供依据。
4. 深水导管架平台的稳定性分析：通过数值模拟和实验测试等方式对深水导管架平台的稳定性进行分析和验证，探究各种因素对深水导管架平台稳定性的影响，并提出相应的改进措施。
5. 深水导管架平台的应用：总结深水导管架平台的结构和稳定性研究成果，为海洋石油工程建设提供技术支持和实践指导。
三、研究方法本研究将采取基于理论研究、计算机模拟和现场实验等多种研究方法，主要包括：1. 理论研究：对已有深水导管架平台的结构设计、受力分析和稳定性分析相关理论进行综合研究和分析。
2. 计算机模拟：通过有限元分析等数值模拟方法，对不同深水导管架平台结构的稳定性进行分析和计算。
3. 现场实验：采集深水导管架平台结构受力和稳定性方面的实验数据，并对实验数据进行分析和处理。
四、预期结果和应用价值预期结果：本研究将针对深水导管架平台的结构稳定性进行深入研究，通过建立理论模型、数值模拟和现场实验等方式分析深水导管架平台受力和稳定性。
导管架式海洋平台地震响应研究
导管架式海洋平台地震响应研究一、概览随着全球经济的快速发展，海洋资源的开发利用日益受到重视。
海洋平台作为海上油气生产和输送的重要设施，其安全性和稳定性对于保障能源供应具有重要意义。
然而海洋平台所面临的地震风险也日益凸显，近年来我国沿海地区的地震活动频发，给海洋平台的安全稳定带来了严重威胁。
因此研究海洋平台在地震作用下的响应特性，对于提高海洋平台的抗震能力具有重要的现实意义。
导管架式海洋平台是一种典型的海洋石油钻采设施，其结构特点决定了其在地震作用下的响应特性。
导管架式海洋平台主要由上部结构、下部结构和平台本体三部分组成，其中上部结构主要包括桅杆、横桁、纵桁等构件；下部结构主要包括基础、桩腿等构件；平台本体主要包括平台主体结构、设备安装等。
在地震作用下，导管架式海洋平台的各个构件将受到不同程度的振动作用，从而产生各种形式的位移、变形和破坏。
为了更好地了解导管架式海洋平台在地震作用下的响应特性，本文首先对导管架式海洋平台的结构特点进行了分析，然后根据地震波传播规律，采用数值模拟方法对导管架式海洋平台在不同震级、震源距离和水平地震作用下的响应进行了研究。
通过对比分析不同工况下的响应结果，揭示了导管架式海洋平台在地震作用下的动态响应特性，为优化设计、提高抗震能力提供了理论依据。
1. 研究背景及意义导管架式海洋平台是一种典型的高耸结构，其主要由钢管组成的导管架和平台上的各种设备组成。
在地震作用下，导管架式海洋平台的结构体系将受到强烈的振动和变形作用，这可能导致结构的破坏甚至倒塌。
因此研究导管架式海洋平台在地震作用下的响应特性，有助于揭示其结构体系在地震中的动态行为，为优化结构设计、提高结构抗震性能提供理论依据。
此外导管架式海洋平台在地震作用下的响应特性还与海洋环境因素密切相关。
海洋环境中的波浪、潮流等因素可能对导管架式海洋平台产生附加的动力荷载，从而影响到结构的振动特性。
因此研究导管架式海洋平台在地震作用下的响应特性，有助于揭示其在复杂海洋环境下的工作性能，为提高海洋平台的适应性提供科学依据。
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（ ） ＋ Ｏ）， Ｋ（ Ｙ＝Ｆ（ ｆ Ｏ ｙ Ｃ（ 】 ＋ Ｏ） ｏ， ）
（） ２
式 中 ，Ｋ，Ｃ ，分别 为 Ｘ１ 的质量 矩 阵、刚度矩 阵和 阻尼矩 阵 。 ｙ， 】 ， 】为 ，维 位移 、速度 与 阶 ７ 厂 厂 ２ 加 速度 向量 ，Ｆ为 维确 定性或 随机激 励 向量 ，Ｏ 为反 映结构与 激励 中 随机 因素 的随机 向量 ，其概率
众 所 周知 ， 构构件 响应参 数 的极值分布 是 多个随机 变量 的函数 ， 果 已知每个变 量的 概率分 布 ， 结 如
则在理 论上 可 以通过 多维 积分求 得抗力 的概 率分布 。但 目前运 用数 学方 法会遇 到较 大 困难 。故采用 模
拟方法 （ Ｍ ｎｅＣ ｒｏ 如 ｏｔ ａｔ 模拟法） 来推出抗力的概率分布函数 。为此构造虚拟随机 Ｚ 过程脚，即 （） ｚ ＝ Ｏ，） （） （
应 用 ，Ａ Ａ Ｕ ／ ｑ ａ 拓展 了 Ａ Ａ ｕ ／ ｔ ｎ ａ ｄ在海 洋工 程 中的应用 。本 文运用 Ａ Ａ Ｕ ／ Ｑ Ａ对 导管 Ｂ ＱＳＡ ｕ ＢＱ ｓｓ ａｄｒ ＢＱ ＳＡＵ 架平 台在 １ ４种海况下 逐一 做 了动 力 响应分 析 ，并且对 这些 极值作 了概率 统计 分析 ，通过 比较验证 确
深水导管架平台波浪动力响应及参数敏感性分析
深水导管架平台波浪动力响应及参数敏感性分析
柴俊凯;徐辉;刘圆
【期刊名称】《船海工程》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】考虑到300 m级导管架平台的自振周期与自升式平台极为接近,自升式
平台的波浪动力响应分析方法在理论上可应用于深水导管架平台,但应用前需要进
行参数敏感性分析,采用SACS软件建立300 m级导管架平台有限元模型,结合JONSWAP波浪谱、利用线性叠加法构造满足高斯性条件的随机波浪;基于时域分
析法,进行在随机波浪载荷下的结构动力响应分析;采用Winterstein/Jensen方法
计算平台基底剪力和倾覆力矩的最可能最大值,以及动力放大系数;对波浪瞬态变化、模拟步长和时长、随机种子等参数对动力放大系数进行敏感性分析,结果表明,动力
放大系数对波浪瞬态变化较为敏感、对模拟步长和时长,以及随机种子极为敏感。
采用Winterstein/Jensen方法进行深水导管架平台动力响应分析时,基于敏感性分析得出的参数可获得更合理、准确的动力放大系数。
【总页数】5页(P127-131)
【作者】柴俊凯;徐辉;刘圆
【作者单位】中国船级社海洋工程技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】U661.4;P752
【相关文献】
1.随机波浪力作用下导管架海洋平台动力响应分析
2.随机波浪载荷作用下导管架平台动力响应及疲劳可靠性分析
3.极端波浪下深水导管架平台非线性动力响应
4.深水桩基导管架平台随机波浪动力响应分析
5.波浪载荷作用下的导管架平台动力响应分析
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不同地震强度作用下导管架海洋平台的动力响应研究
不同地震强度作用下导管架海洋平台的动力响应研究作者：胡欢焕蒋建平来源：《科技资讯》 2013年第26期胡欢焕蒋建平(上海海事大学海洋科学与工程学院上海 201306)摘要:导管架平台在世界各地的海洋石油天然气能源开发中得到普遍应用,本文旨在分析导管架海洋平台在地震强度分别为7,8,9度作用下动力响应研究的意义,同时,利用ABAQUS软件,对导管架平台三维结构模型分别进行动力响应,发现在地震强度为7、8、9度的情况下,土体和海洋平台的节点存在耗能现象并且震中平台出现轻微倾斜和位置偏离。
关键词:动力响应导管架平台地震载荷中图分类号:TB123 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)09(b)-0061-011 研究意义和研究目的我国的石油消耗非常巨大,从1993年起我国成为了石油净进口国,2005年我国的原油进口量达到了9千万吨,由于陆地石油的日益枯竭使得原油的开发眼光已经从陆地转为海洋,以及国内石油的巨大需求使得我国对海洋平台的应用和研究势在必行。
海洋平台中的导管架平台以其结构受力状态较好、整体稳定性强、导管架腿柱桩能在恶劣的海洋环境下打的准和直、组装快、适用性强,实践经验多以及抗荷载能力强等优点作为海洋工程领域广为应用的结构型式,导管架海洋平台主要由导管架和钢管桩组成的支撑结构以及平台上部结构组成。
而随着对原油的大量需求,很多海洋平台的建造都建造在板块交界带以及地震活跃带,因此,在导管架平台设计的过程中必须进行抗震强度验算。
近几年无论是海洋还是陆地都频频出现地震,而我国大部分沿海均处于地震带,在这区域建造的大量导管架平台(如春晓油田、冀东油田的导管架平台)面临着地震带来的风险,并且长年累月承受着风、波浪、海流、海潮等荷载的影响,其导致平台出现疲劳破坏甚至降低可靠度引起原有的抗震等级降低,一旦地震发生损毁平台将产生严重的次生灾害,轻者影响正常的生产生活,重者导致平台倾塌引起海洋环境的大面积污染,造成重大的经济损失和环境污染。
(完整word版)ABAQUS-Aqua
ABAQUS—AquaABAQUS/Aqua 拓展了ABAQUS/Standard 在海洋工程中的应用。
它包括海洋平台导管架和立管的分析、J 形管的拖曳模拟、底部弯曲计算和漂浮结构的研究.结构可以承受由稳定流和波效应引起的拖曳力、浮力和流体惯性载荷.还可以为自由水面以上的结构施加风载. ABAQUS/Aqua 与ABAQUS/Standard 其他的功能兼容，同时可以考虑静力、动力或频率分析中的线性和非线性效应。
周围介质1。
流体分布用户提供流体密度和引力常数，同时需要提供稳态流速度与相对海床的位置和高度的函数。
2。
波的分布可以通过分析过程中计算的流体粒子速度、加速度和动力学压力，可以定义重力波。
同时包含Airy （线性）波理论和Stokes 5 阶理论。
Airy 理论允许任意数量的波列沿不同的方向传播.单个波列用于Stokes 非线性理论，适合于模拟深水或大浪的情况.另外，可以直接在固定的网格上指定波速、加速度和动力学压力，然后通过线性或二次插值得到感兴趣点的相应的值。
用户还可以通过用户子程序，将其他类型的波载施加到结构当中。
3。
风的分布因为ABAQUS/Aqua 纪录自由表面的高度，而且还允许结构的部分浸没，所以风载只对结构暴露在空气中的区域有效。
用户可以指定风速的分布,用于计算梁、管道和一维刚体单元的载荷分布。
风的分布在水的自由表面以上的部分以指数函数的形式沿高度变化。
在水平面上，风不发生变化.载荷除了ABAQUS/Standard 提供的载荷形式（重力载荷、静水压力等等），ABAQUS/Aqua 为部分或全部浸没的结构提供特定的载荷库。
用户可以指定那些单元承受那些类型的载荷，比如浮力或拖曳力。
基于单元的几何形状、流体属性、稳态流、波的形式和风速的分布，程序将自动确定载荷的大小和方向。
1. 拖曳载荷利用Morison 方程计算拖曳载荷。
流体和风都可能在结构上产生拖曳载荷。
流体表面之下的稳态流和波荷载引起流体拖曳力，它同时具有横向和切向的贡献；风载施加于结构在洋流表面之上的部分，只具有横向作用。
随机荷载组合作用下海上导管架基础结构的动力响应分析
DOI ：10.3969/j.issn.1001-2206.2023.05.003随机荷载组合作用下海上导管架基础结构的动力响应分析张伟，徐晖天津大学建筑工程学院，天津300072摘要：在导管架动力学分析中，开展了不同随机荷载组合作用下的导管架动力响应特性研究。
基于AR 线性滤波法和随机波浪理论及P-M 谱对于风速和水质点速度、加速度进行模拟，从而计算得到塔筒所受风荷载与结构所受波流荷载，基于线性叠加法和Turkstra 法对随机荷载进行组合，进行不同组合作用下的导管架基础结构的动力响应分析，对塔筒顶部位移及导管架基础顶部位移、加速度进行对比。
研究结果表明，海上导管架基础结构在随机风与最大波流荷载的组合作用下，塔筒顶部和导管架基础顶部的动力响应最大，塔筒所受风荷载取值对于结构的动力响应影响较小，可进行简化处理，波流荷载对于结构的影响很大。
关键词：海上风机基础结构；动力响应；随机荷载；荷载组合Dynamic response analysis of offshore jacket foundation structure under random load combinationsZHANG Wei,XU HuiSchool of Civil Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,ChinaAbstract：In the dynamic analysis of the jacket,this paper conducts a study on the dynamic response characteristics of the jacket under different random load combinations.Based on the AR linear filtering method,random wave theory,and P-M spectrum,the wind speed,water quality point velocity,and acceleration are simulated to calculate the wind load on the tower and the wave current load on the structure.Meanwhile,the random load is combined using the linear superposition method and the Turkstra method to analyze the dynamic response of the jacket foundation structure under different combinations.The displacement and acceleration at the top of the tower and the jacket foundation are compared.The results indicate that under the combination of random wind and maximum wave current loads,the dynamic response of the offshore jacket foundation structure at the top of the tower and the jacket foundation is the largest.The wind load on the tower exerts less impact on the dynamic response of the structure and can be simplified.Wave current loads have a significant effect on the structure.Keywords：offshore wind turbine infrastructure;dynamic response;random load;load combination海上风电基础所受环境荷载十分复杂，随机荷载作用下的响应模拟关乎建设成本和结构使用期的安全性。
基于ABAQUS和MOSES软件的水下井口头强度分析
基于ABAQUS和MOSES软件的水下井口头强度分析吴永良;刘续【摘要】根据江汉石油钻头股份有限公司水下井口头本体的结构特点,以南海某油田作为工程实例,应用MOSES软件计算水下BOP组顶部挠性接头球铰处所受最大载荷,应用ABAQUS软件对其本体进行强度分析.通过分析验证了江钻水下井口头的安全性和可靠性,可为今后类似的分析提供一定的借鉴作用.【期刊名称】《海洋石油》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】7页(P75-80,95)【关键词】ABAQUS;MOSES;水下井口头;强度分析;安全性;可靠性【作者】吴永良;刘续【作者单位】中石化海洋石油工程有限公司工程院,上海200120;中石化海洋石油工程有限公司工程院,上海200120【正文语种】中文【中图分类】TE951我国深水海域幅员辽阔且蕴含丰富的油气资源，尤其在有“第二个波斯湾”之称的南海，其石油地质储量约占到中国总资源量的三分之一，但中国在南海深水油气的开发却极其有限，主要原因是目前我国深水海洋技术还较落后，我国自主设计和制造的先进的深海石油勘探开发装备还较少 [1]。
要想实现深水石油的开采，必须具备完整的水下生产系统。
水下生产系统包括井口设备、采油树、管汇、基盘、控制系统、脐带管、管线、增压系统和水下处理系统等[2]。
近年来，水下井口头的使用量逐年大幅增加，水下井口头是浮式钻井装置钻井和水下生产系统中的核心设备之一。
我国深海石油的勘探开发起步晚，技术不全面。
长期以来，美国的GE、DRIL-QUIP和FMC三大厂商基本垄断了水下井口头的关键技术。
开展深水井口头的国产化研究对于我国南海深水石油的勘探开发具有十分重要的意义。
在深水海洋油气勘探开发过程中，18-3/4"高压水下井口头是钻井和油气生产设施的基础装备，起着承上启下的作用，它承受套管柱重量、海洋环境载荷、井内压力、隔水管和防喷器等钻井设备及采油树等生产设施所产生的载荷等。
4：Abaqus在导管架计算中的应用(2)
Abaqus 交流第四次
AQUA模块
平台从海底至海图基 准面水深：31.36米。 （看Z坐标）
重现期（年）
10
表层
187
底层
132
*AQUA -35.006 ,-3.646,9.80,1021 1.32,0,0, -35.006 1.87,0,0, -3.646 不同工况下考虑潮位，不同流向下考虑X,Y速度分量
AQUA模块
波浪参数设定
• Data line to define Stokes fifth-order waves (TYPE=STOKES): • First (and only) line:
• Wave height, H. • Period of wave, . • Phase angle, , in degrees. • Direction cosines giving the direction of travel of the wave, d. In three-dimensional cases both x-
AQUA模块
时 距 3s 10年 33.6
• *WIND • 1.2502, 10.0,33.6,0, 1,0,0.143
不同风向下考虑X,Y速度分量
AQUA模块
air water
AQUA模块
流体拖曳力
• Data lines to define distributed transverse fluid or wind drag: • First line: • Element number or element set label. • Distributed load type label FDD (fluid) or WDD (wind). • Magnitude factor, M (default value is 1.0). This factor will be scaled by any
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文章编号:1001-4500(2007)06-0029-05基于ABAQUS /AQUA 的深水导管架平台动力分析研究杨江辉1,张 宏2,刘锦昆3,何 锋4(1.中国石油大学,北京102200;2.胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司,东营257000)摘 要:运用A BA Q U S/A Q U A 中的波流耦合算法模拟分析了较大水深海洋导管架平台在随机波浪作用下的应力变化及振动响应过程,包括海流载荷引起的拖拽力作用和附连水质量惯性力影响。
通过大量数值模拟计算,得出了一些有规律性的曲线,为随机波作用下深水导管架动力响应分析提供借鉴。
关键词:平台;波流耦合;动力响应;ABA QU S/A QU A中图分类号: P752 文献标识码:A1 引言我国海洋石油开发经历了两个发展阶段。
1957年到1979年为第一阶段,并在渤海浅水区进行开发试验。
1980年开始的第二阶段是合作开发阶段,这阶段我国海洋石油执行了将自主经营和对外合作相结合的政策,即利用国外的先进技术和资金来开发我国的海洋石油资源,海上油气开发逐步由浅水迈向了深水,导管架平台被广泛应用于海上油田开发。
随着工作水深的增加,平台桩腿延长,整体刚度变小,自振频率降低,对波浪的激振较为敏感,即使在未发生共振的条件下,结构动力响应也可能很大。
因此必须对较大水深导管图1 平台几何模型架平台进行动力分析。
ABAQU S/AQUA 是美孚石油公司同ABAQU S 公司合作开发的大型通用有限元软件ABAQU S 的海工模块,该模块的用途是模拟海上结构,例如海洋石油平台或船体。
其具体功能包括模拟波浪、风载荷、浮力和海流拖曳力的影响等。
本文使用ABAQU S/AQUA,实现对较大水深的八腿柱导管架平台的动力响应分析。
找出其在随机波浪作用下的动力响应规律,为我国深水油气资源的开发提供借鉴。
2 计算理论和方法在深水导管架结构的动力响应分析中,波浪力是十分重要的,它是平台设计中的控制荷载。
计算小尺度孤立桩柱上的波浪力是由莫里森提出,但对导管架平台而言,由于导管架是一个无限自由度的连续体,且结构是由细长杆件构成(如图1),考虑到实际结构理想化后,波浪和结构之间相对运动的力都集中作用在质点上[1],因此要对莫里森方程进行修正。
假定:(1)波浪力随水深减小的变化呈台阶性,以质点相邻节间的中点之间的整个区段为一台阶;(2)作用于每杆件上的波浪力,邻近杆件并不干扰流体运动,采用未扰动流体速度计算波浪力。
作用于某质点上的波浪力是实际结构与该质点有关的区段内所有杆件波浪力之和;(3)斜杆的波浪力按流向的投影长度计算,作用在与杆件平行方向的波浪力忽略不计;(4)各力相对于水平质点引起的净距,可以忽略不计。
根据以上假定,应用莫里森方程收稿日期:2007-07-05基金项目:中石化/深水油田开发关键技术预研0科技攻关项目(合同号JP05008)作者简介:杨江辉(1981O ),男,硕士生,从事工程结构研究。
可得到作用于某个质点上的波浪力:F i (t)=E j Q (C M -1)P D 2ij 4L ij (¤u ij -&x i )+Q P D 2ij 4L ij ¤u ij +0.5E jC D D ij L ij |u ij -¤x i | 这里假定C D ,C M 值对所有杆都相同,它们分别是拖曳力系数和惯性力系数;D ij 是杆的外直径,L ij 是半杆的投影长度,下标i,j 代表与第i 自由度相连j 根杆;Q 是海水密度,u 、¤u 分别为水质点速度、加速度;x 、¤x 、&x 分别为结构的位移、速度、加速度。
3 有限元分析平台总体结构的有限元分析,是将整个平台结构离散为功能与原结构相当的有限元模型,按照实际结构情况划分节点和单元,然后把全部载荷等效为节点载荷作用在节点上,而节点由单元的刚度支持,进而计算节点的位移和应力,最后算出单元应力而得到平台整体结构的应力状况和整体变形,本文以180m水深某导图2 线性分布流管架平台为例,建立了深水导管架的有限元模型。
3.1 平台模型和环境参数平台水深180m,采用八腿柱导管架,节点采用k 型和x 型结构布置。
平台总共分七层,该导管架平台的结构如图1所示,采用对称布置。
控制环境参数如下:设计水深:180m(理论深度基准面)。
设计波高:百年一遇最大波高:H max =30m,T =14s百年一遇有效波高:H13=1.6 H =18.07m ,T =11s 一年一遇最大波高:H max =15.29m,T =9.9s 一年一遇有效波高:H13=1.6 H =13.11m ,T =9s 设计流速: 百年一遇表面流速:V c =3m /s 百年一遇海底流速:V c =1.1m /s 一年一遇表面流速:V c =1.60m/s 一年一遇海底流速:V c =0.62m/s 假设随着水深增加流速线性递减(见图2)。
设计风速:40m /s 3.2 材料属性和边界条件表1 材料属性应力/P a 塑性应变2.99e80.00003.01e80.00013.52e80.02503.75e80.10003.94e80.20004.00e80.3500 导管架所用钢的材料属性:弹性阶段:K =0.3,弹性模量E =2@1011Pa,塑性阶段,应力应变关系如表1所示。
为了简化计算,在确定平台的边界条件时将桩腿的下部模拟为刚性固定端。
即U x =U y =U z =H x =H y =H z =0。
3.3 求解控制在ABAQU S 中由各点坐标生成有限元结构模型,整个平台主体结构为空间梁组合结构,甲板采用壳单元S4R,导管架部分采用空间梁单元B31,离散的八桩导管架有限元模型中节点总数为2786个,单元总数为2978个。
平台的结构模型采用类型是腿柱在泥面以下6倍桩径处为固定端。
ABAQU S 采用能量原理的有限离散单元法,逐渐施加载荷,控制截面的应力/应变,满足使用者给定的材料本构关系,得到结构的力与变形的平衡。
瞬态响应分析时,总共使用了4个分析步骤,在第一个静态一般分析步骤中施加重力,是通过对海洋平台整体施加加速度来实现,在z 向加重力加速度-9.81m /s 2;在第二个静态一般分析步骤中施加甲板上模块载荷,以集中力形式实现;第三个为特征频率和振型提取的线性摄动步骤,用以提取各阶模态的频率和振型;第四个是隐式动态分析步骤,通过在ABAQUS/AQ UA 中编写程序实现施加波浪载荷、海流作用。
本文重点关心的是隐式动态分析步骤,由于结构是非线性的,因此使用非对称求解器,即用小的初始增量,以保证求解均匀、收敛,加大求解总时间以便观察响应各量的周期或非周期性的规律变化。
由于平台各个腿柱、横杆、斜撑的管径、壁厚不同,因此程序需要分多步进行编写,以确保完整和准确。
4计算结果在导管架结构设计中,百年一遇的风浪作为生存条件,以一年一遇的风浪作为操作条件,在风、浪和海流组合作用中考虑最大值不同时出现的关系。
本文研究的目标是平台应力变化以及振动情况,因此考虑比较恶劣的海况条件。
分别计算了生存条件的强度(图3所示)和操作条件的振动情况(见图4~图14)。
图3平台M ises应力图4平台x方向位移分布图5平台y方向位移分布从图3知,导管架平台在百年一遇极限工况下应力峰值出现在下部斜撑处(如图中箭头所示),其值为155.8Mpa,小于钢材的许用应力。
故平台强度安全。
在平台的局部区域出现应力集中,长时间的反复波流冲刷会引起这些区域首先疲劳,进而可能出现断裂。
从图4可以看出平台在x方向有明显的整体振动现象,在x型斜撑处有最大位移0.1520m,在这种工况下虽然平台未发生坡坏,但是整体振动对平台甲板设备影响很大,应采取减振措施。
图5中显示平台在y方向迎波浪入射方向出现振动,由于其值不大,故而影响不显著。
由ABAQU S的时间历程后处理可得到上层平台四个角点(节点17,19,2,20)在载荷作用下的时间位移、速度、能量曲线(图6~图14)。
从图6~图8可以看出,上层甲板四个角点在x方向有最大位移0.12m(是四个角点中的最大位移值而非整个导管架平台的最大位移值),沿x,y,z个方向的位移响应曲线随时间的变化规律表现为近似周期性的振荡运动。
x,y方向响应曲线表现为弱非线性,z方向位移响应曲线表现为强非线性。
这是由于存在非线性耦合的影响。
从图9~图11可以看出上层甲板四个角点有x方向的最大速度为0.18m/s,沿x,y,z方向的速度随时间变化的响应曲线表现为非周期性衰减振荡运动,三曲线都表现为强非线性。
x方向的速度值远大于y,z方向的速度值,振动主要表现为x方向的衰减振动,刚开始振动很剧烈,但是随时间的增加振动明显衰减。
图12~图14为平台甲板四个角点的能量变化曲线,应变能和内能呈周期性振荡。
这也体现出了平台整体能量守恒的原理。
动能变化曲线表现为非周期性无规则衰减振荡运动,这是由于平台的速度呈非周期性衰减振动而造成的。
平台结构在风浪稍大时存在明显振动,并且振动的加速度过大,这将会给作业人员带来明显的不适感。
图6四角点x方向位移响应曲线图7四角点y方向位移响应曲线图8四角点z方向位移响应曲线图9四角点x方向速度响应曲线图10四角点y方向速度响应曲线图11四角点z方向速度响应曲线图12平台整体应变能变化曲图13平台整体内能变化曲线图14平台整体动能变化曲线5结束语通常条件下导管架平台适应水深小于300m,对较大水深导管架平台做数值模拟时,由于平台结构庞大复杂,建模和求解计算比较困难。
但ABAQU S/AQUA提供了较为完整的求解方法,其迭代算法可以方便快速对复杂矩阵进行处理。
这种方法能够推广到各种类型的平台上去,也可以用来研究海况变化下导管架平台的动力响应规律,从而反过来指导平台的设计,这种反馈效应在工程设计中是非常有价值的。
另外,深水导管架平台与浅水有着明显的区别,深水导管架平台的整体刚度变小,自振频率降低,有可能落入波浪频率范围而引发共振,对波浪的激振较为敏感,因此建议增加减振或隔振措施,以便于操作工人正常作业。
参考文献[1]陆文发,李林普,高明道.近海导管架平台[M].北京:中国海洋出版社,1992.[2]石亦平,周玉蓉.A BA Q U S有限元分析实例详解[M].北京:机械工业出版社2006.[3]庄茁,张帆等.A BA Q U S非线性有限元分析与实例[M].北京:科学出版社,2004.[4](美)J.F.威尔逊.海洋结构动力学[M].石油工业出版社,1984.[5]竺艳蓉著.海洋工程波浪力学[M].天津大学出版社1991.[6]深水油田开发关键技术预研[R].中国石化集团胜利石油管理局.[7]欧进萍,段忠东,肖仪清等著海洋平台结构安全评定-理论方法与应用[M]北京科学出版社2003.[8]董艳秋.深海采油平台波浪载荷及响应[M].天津大学出版社2005.[9]陆建辉.随机波浪激励下海洋平台振动控制技术研究[D].2004.6.THE DYNAMIC ANALYS IS OF DEEP WATER JACKETPLATFORM BASED ON ABAQUS/AQUAYAN G Jian ghu i1,ZH AN G Hon g2,LIU Jin kun3,H E Feng4(China U niversity of Petro leum(Beijing),Beijing,102249,China)Abstract:Based o n ABAQUS/AQU A,this paper analy ses the variety of stresses and the pr ocess of the vibr ation response by imitating the deep w ater Jacket platform under the effect o f rando m w ave,w hich tak-ing account o f the influence of the dr ag e stress by current and the inertia force by added m ass.Through a large number of calculations,it obtains some r eg ulation curves w hich help to analyse the dy namic response of deep sea Jackets.Key words:platform;coupling;dy namic analy sis;ABAQUS/AQU A(上接第28页)FEM ANALYSIS FOR ICE O INDUCE VIBRATIONOF JZ20O2NW PLATFORMWU Wenhu a1,YU Baijie1,YU E Qianjin1,CHE N lian g2(1.Dalian University of T echno logy.Dalian116085,2.M aisonWor ley Parso ns engineering company,Beijing100027,China)Abstract:T he dynamic fracture pro cess of sea ice interacting w ith JZ20O2NW platform is perform ed on the basis of finite element softw are)LS O DYNA.T he crack propagated processes w hich obtained in numer-ical results of sea ice are sim ilar w ith that o f obtained in situ observ ation.The break O length of sea ice and the triangle shaped ice fo rce temporal cur ve can be determined from the simulated results.T he peak fo rce of sea ice in numerical results is co nsistent w ith static ice force form ulation(H irayama O Obara).T he dis-placements and acceleratio ns in platform are also g iv en in the paper.Key words:JZ20O2NW platform,crack propagatio n,ice force,ice induced vibration,finite element simu-lation.。