海洋平台荷载ANSYS分析报

论海洋平台钢结构的加工设计

论海洋平台钢结构的加工设计本篇论文主要论述海上石油钻井平台钢结构的加工设计，论文中将以实际项目为例，介绍加工设计的整个过程以及相关软件的应用方法，目的在于提高设计人员的工作效率、减少错误的发生。论文包括如下几个部分：一、工况概述；二、建造方案；三、加设图；四、单件图与排版图。标签：型材；有限元；板材；吊点；吊装 1工况概述海上石油钻井平台是以钢结构为主体的多专业协同工作的采油平台，在加工设计阶段，由于详细设计已经基本绘制了结构图纸，加工设计只需要制定施工方案，完成图纸杆件的标号和每个杆件的单件图和排版图的绘制。本篇论文以平台改造项目为例，论述加工设计的基本方法和工作思路。工况概述：平台改造项目的目的是为了在平台上增加一台设备，以更好的进行原油处理，减少资源浪费。该设备重70吨外形尺寸为长2米宽12米，放置于平台东侧，目前设备就位区没有结构，需要增加结构放置设备。详细设计已经提供结构平面图和节点图。大梁选用H588X300X12X20的H型钢，小梁选用H300X300X10X15的H 型钢，材料为Q345B，甲板板选用8毫米厚的碳素结构钢材质为Q235B，选择直径为273毫米壁厚为10毫米的20#钢的无缝钢管。节点板选用13毫米厚的碳素结构钢材质为Q345B。 2 建造方案加工设计的建造方案主要是甲板片的预制方案，吊装方案等。预制方案一般用正造法或者反造法。正造法是在建造场地上放置垫敦，将甲板片放置于垫敦上建造。反造法是在车间里翻转建造，将甲板板平铺于水泥地上划线并翻转组对梁格，最后翻身。由于反造法不像正造法那样需要高度调整，划线也很容易，所以组对迅速，建造效率很高，所以只要建造方有车间资源我们就首选反造法。但是反造法需要设计人员制作翻身方案，所以增加了加工设计人员的工作量。甲板片预制的技术要求如下：

【免费下载】ansys中荷载步的讲解

1.荷载步中荷载的处理方式无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。 ①对施加在几何模型上的荷载(如 fk,sfa 等)：到当前荷载步所保留的荷载都有效。如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。 ② 对施加在有限元模型上的荷载(如 f,sf,sfe,sfbeam 等)：ansys 缺省的荷载处理是替代方式，可用 fcum,sfcum 命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。特别注意的是，fcum 只对在有限元模型上施加的荷载有效。 2.线性分析的荷载步从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种理解。 ①每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况） ② 后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys 是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样) 也有先生问，想在第 N 步的位移和应力的基础上，施加第 N+1 步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。总之，线性分析是可以理解为后续步是在前步的基础上计算的(当然都基于初始构形)。 3.非线性分析时的荷载步如下两点是要明确的： ①对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历史、或加载路径)无关。 ②后续荷载步计算是在前步的基础上(以前步的构形和应力为基础)计算的。关于①：设置荷载步，并顺序求解；设置荷载步，直接求解荷载步 2；不用荷载步，直接同时施加所有荷载；使用重启动，不设荷载步，顺序求解；使用生死单元等方法，其求解结果相同。通过计算证明了荷载顺序不影响最终结果，从这里也证明了保守系统的计算结果与荷载路径无关。关于②：虽然从 file.snn 比较看，除了非线性分析的设置外，几乎与线性分析的荷载步文件没有什么差别，但如果顺序求解，则后续荷载步中用于每个子步计算的荷载=前步荷载不变+本步新施加的荷载按子步内插值。而不是在本步有效的所有荷载点点施加。举例 1：重力和预应力分为两个荷载步，在求预应力作用时，重力不变，而将预应力按子步要求施加；所以这样计算即为考虑了重力的先作用，而预应力则在重力作用的基础上计算的。即第二荷载步中的每个子步所对应的荷载=重力+预应力总荷载/nsubst ，而不是=(重力 +预应力总荷载)/nsubst. 举例 2：设一悬臂梁，先在 1/2 处作用 2000 为第一荷载步，且设 nsubst=10,time=1；然后悬臂端再作用 3000，且 nsubst=20，time=2,为第二荷载步。顺序求解，则 3000 即在 2000 先作用的基础上计算的，即当 time=1.6 时，这时子步的荷载=2000+3000/20*(1.6-1.0)*20=3800，而不是(2000+3000) *0.6=3000。但小弟还有一点疑问，“对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历断习题电源，线缆敷设完毕，要进出具高中资料试卷试验报告与相关部电源高中资料试卷切除从而采用

全球海洋平台及中国自升式平台概述0842813409曹剑锋今年10月

全球海洋平台及中国自升式平台概述 0842813409 曹剑锋今年1-10月，航运业持续低迷，BDI指数仍在低处徘徊，许多中小型船厂面临破产风险，大型船厂纷纷转向海工市场，今天就来说说海工装备的重头戏——钻井平台。一、全球海洋钻井平台市场发展迅速过去几十年，石油工业从浅海到深海再到超深海不断扩张。海洋油气总产量占全球油气总产量的比例已从1997年的20%上升到目前的40%以上，其中深海油气产量约占海洋油气产量的30%以上。在世界已发现的油气可采储量中，海洋油气约占41%。一些海域尤其是深海和北极地区的勘探程度还很低，因此海洋油气资源的潜力仍然很大。海洋油气的产量和储量一直保持较快增长，也带动了海洋钻井平台市场的发展。上世纪四十年代驳船首次用于近海勘探钻井，1956年出现了钻井船，1961年半潜式钻井平台问世。目前海洋钻井平台大致可以分为8类，即钻井驳船、钻井船、内陆驳、自升式钻井平台、平台钻机、半潜式钻井平台、座底式平台和钻井模块。根据RIGZONE网站统计，截至2009年9月，全球海洋钻井平台总数（包括商用平台和非商用平台）达到1249部。海洋钻井平台的作业能力也发展迅速，目前深水钻井平台的最大作业水深已经达到3600米（12000英尺），最大钻井深度达到11800米（39000英尺）。例如，Noble公司新建的半潜式平台Danny Adkins和Frontier Drilling公司的Bully Ⅰ和Bully Ⅱ钻井船等都达到了这种能力。随着作业水深能力的不断进步，深水的定义也在不断扩大。1998年以前，水深大于200米就认为是深海，1998年以后深水定义扩大到300米，而现在国际上认为水深大于1350米（4500英尺）才为深水。目前，全球共有约143家公司从事海上钻井，其中海上钻井承包商大约90家，其余为综合性石油公司。钻井承包商中拥有5部钻井平台以上的约50家，拥有作业水深能力超过600米的钻井平台承包商43家；另外一些综合性公司以及巴西、印度、俄罗斯等国家石油公司也拥有相当数量的海洋钻井平台，但几乎不参与市场竞争。目前，我国只有中海油田服务股份有限公司（COSL）一家真正参与国际钻井平台市场竞争，但仍以浅海和中深海钻井平台为主，虽然目前已开始深海钻井平台的建造，但我国海洋钻井装备的发展已落后于美国、挪威、巴西等国家。二新建钻井平台市场情况在金融危机爆发前几年的高油价时期，钻井平台公司在利益的驱动下，带动了新一轮的建造钻井平台的高峰，从2007年开始新建平台的订单数量不断增长。此外，一些造船厂根据以往的经验和自身对经济形势的乐观估计，除了建造承包商委托的钻井平台之外，自己也建造了一部分投机性的钻井平台。 2009年3月，ODS-Petrodata根据当时的新建平台订单和在建情况统计，预计到2012年底之前，将有71部新建的自升式平台和91部浮式平台交付使用。金融危机对平台市场的一个积极影响是，这些新建平台的上市可能会加速平台市场的更新换代，一些老旧的平台将退役。据ODS-Petrodata预测，到2012底自升式平台和半潜式平台的平均年龄都将明显下降。这些新建的自升式平台的作业水深范围在300430英尺之间，而新建的浮式平台主要针对7500英尺以上的超深水。其中80%以上的新建半潜式钻井平台的作业水深能力在7500英尺以上，而新建钻井船的作业水深能力几乎全部在10000英尺以上。平台的建造成本近几年也大幅攀升，同样标准的自升式平台在2008年底的造价（名义价格）是2003年的3倍左右；深水浮式平台在1998－2003年的建造周期内，名义价格在2

海洋平台介绍

国际浮式生产储油卸油船（FPSO）发展态势: FPSO（Floating Production Storage and Offloading）浮式生产储油卸油船，它兼有生产、储油和卸油功能，油气生产装置系统复杂程度和价格远远高出同吨位油船，FPSO装置作为海洋油气开发系统的组成部分，一般与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。韩国船企对FPSO建造具有较强规模效应。如现代重工专门建有FPSO海洋项目生产厂，已交付了6艘大型FPSO；三星重工手中持有5艘大型FPSO订单；大宇造船海洋工程公司则是全球造船企业中建造海上油气勘探船最多的企业，2005年承接海洋项目设备订单计划指标是17亿美元。据海事研究机构（DW）预计，未来5年内FPSO新增需求将会达到84座，投资额约为210亿美元。 FPSO主要技术结构表： FPSO主要技术结构 FPSO主要结构功能系泊系统：主要将FPSO系泊于作业油田。FPSO在海域作业时系泊系统多采用一个或多个锚点、一根或多根立管、一个浮式或固定式浮筒、一座转塔或骨架。FPSO系泊方式有永久系泊和可解脱式系泊两种；船体部分：既可以按特定要求新建，也可以用油轮或驳船改装；生产设备：主要是采油和储油设备，以及油、气、水分离设备等；卸载系统：包括卷缆绞车、软管卷车等，用于连接和固定穿梭油轮，并将FPSO储存的原油卸入穿梭油轮。其作业原理是通过海底输油管线把从海底开采出的原油传输到FPSO的船上进行处理，然后将处理后的原油储存在货油舱内，最后通过卸载系统输往穿梭油轮。配套系统：在FPSO系统配置上，外输系统是其关键的配套系统。 FPSO主要优点随着海洋油气开发、生产向深海不断进入，FPSO与其它海洋钻井平台相比，优势明显，主要表现在以下四个方面：（1）生产系统投产快，投资低，若采用油船改装成FPSO，优势更为显著。而且目前很容易找到船龄不高，工况适宜的大型油船。（2）甲板面积宽阔，承重能力与抗风浪环境能力强，便于生产设备布置；

ansys载荷步

实际工况＝载荷步（时间步）＋载荷步（时间步）＋...... 载荷步＝载荷子步（时间增量）＋载荷子步（时间增量）＋...... 实体加载和有限元模型加载的区别：实体加载是不能利用叠加,所以实体加载要手工叠加。对实体是覆盖,有限元模型加载是可以设置的。有限元加载可以利用fcum进行叠加。比如, 第一个荷载步,对关键点1施加10kn,第二荷载步也对关键点1施加10kn,则这两个荷载步结果是完全一致的。第一个荷载步,对节点1施加10kn,第二荷载步也对节点1施加10kn,而且用命令fcum,add则第二荷载步是20kn的结果。加载与载荷步、子步及平衡迭代次数的说明加载与载荷步、子步及平衡迭代次数的说明：一、加载方式的区别实体加载和有限元模型加载的区别：实体加载是不能利用叠加,所以实体加载要手工叠加。对实体是覆盖,有限元模型加载是可以设置的。有限元加载可以利用fcum进行叠加。比如, 第一个荷载步,对关键点1施加10kn,第二荷载步也对关键点1施加10kn,则这两个荷载步结果是完全一致的。第一个荷载步,对节点1施加10kn,第二荷载步也对节点1施加10kn,而且用命令fcum,add则第二荷载步是20kn的结果。实体加载方法的优点： a、几何模型加载独立于有限元网格，重新划分网格或局部网格修改不影响载荷； b、加载的操作更加容易，尤其是在图形中直接拾取时；无论采取何种加载方式，ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型，因此加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上；二、载荷步及子步这些概念主要用于非线性分析或载荷随时间变化的问题。根据问题的特点，可以

海洋平台

海洋平台的现状和发展趋势作者：荆永良引言海洋平台对海洋资源的开发和空间利用的发展，以及工程设施的大量兴建，对人类文明的演化将产生不可估量的影响。正文 1、海洋平台技术概述海洋工程项目是一个庞大的科技系统工程，而主要针对海洋石油开采而言的海洋工程装备包括油气钻采平台、油气存储设施、海上工程船舶等。这其中的海洋平台是集油田勘测、油气处理、发电、供热、原油产品储存和运输、人员居住于一体的综合性海洋工程装备，是实施海底油气勘探和开采的工作基地。海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，特别是与陆地采油设备相比，它所处的海洋环境十分复杂和恶劣，台风、海浪、海流、海冰和潮汐还有海底地震对平台的安全构成严重威胁。与此同时，由于环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、构件材料老化、缺陷损伤扩大以及疲劳损伤累积等因素都将导致平台结构构件和整体抗力逐渐衰减，影响平台结构的服役安全性和耐久性。因此，海洋平台的设计与制造只有在一个国家的综合工业水平整体提高与进步的基础上才能完成。 2、海洋平台的类型分类（1）、按运动方式可分为固定式与移动式两大类(如图） (2)、按使用功能的不同可分为钻井平台、生产平台、生活平台、储油平台、近海平台等。 3、海洋平台的发展及现状 3.1国内海洋平台的发展及现状我国海洋工业开始于60 年代末期，最早的海洋石油开发起步于渤海湾地区，该地区典型水深约为20 m。到了80 年代末期，在南中国海的联合勘探和生产开始在100 m 左右水深的范围内进行，直到现在，我国的油气勘探和开发工作还没能突破400 m 水深。近年来，石油、石油化工装备工业以我国石油和石油化工工业为依托，取得了长足的发展。尤其是近年来世界各国对石油能源开发的重视和原油价格的飚升，更是极大拉动了国内海上平台设备制

海洋平台结构课程设计

中国海洋大学本科生课程大纲一、课程介绍 1.课程描述：海洋平台结构课程设计是针对船舶与海洋工程专业本科生开设的工作技术教育层面必修课。本课程通过实践环节，完成具体典型导管架平台的总体设计思路训练，包括海洋环境计算及工程简化、桩基础承载能力计算、导管架结构整体强度及刚度分析，设计计算书撰写和工程图纸表达。通过本课程的实践，使学生能够综合运用海洋平台结构及相关专业课程学习的基础理论和方法，系统完成结构分析计算，提高设计分析和工程表达能力。 2.设计思路：本课程以海洋平台结构设计的基本过程为主线，结合先修课程中学到的环境荷载计算、桩基承载力验算、结构整体强度分析、CAD制图等基础知识，使学生将掌握的海洋平台结构设计理论知识应用到实际设计和验算中，通过实际设计检验学生对于基础知识的把握，加深学生对理论知识的理解。课程内容包括三个模块：目标平台调研、相关数据计算与分析、计算书编写及工程表达。 - 1 -

（1）目标平台调研：该模块需要学生熟悉海洋平台设计的一般步骤，对目标平台进行参数和各项性能指标的调研，确定课程设计的各项数据标准。（2）相关数据计算与分析：根据已确定的主尺度，对结构在选定工况下的其他参数进行计算，主要分为：海洋环境荷载计算、基础承载力计算、结构整体强度分析。其中，海洋环境荷载计算为在选定海域环境条件下，对风、波浪、海流、冰荷载的计算，并且针对选定工况进行分析；基础承载力计算要求学生掌握桩基轴向承载力验算方法；结构整体强度分析主要包括设计目标平台在外荷载作用下的应力校核及位移校核方法。（3）计算书编写及工程表达：本模块中，学生需要学习并完成计算书的编写，掌握目标平台设计资料编写，并且通过专业分析软件完成平台的响应输出分析。最终上交课程设计纸质报告。 3. 课程与其他课程的关系先修课程：海洋平台结构、钢结构设计基本原理。本门设计课程与先修课程密切相关，只有掌握了先修课程中的理论知识和设计方法，才能够在海洋平台结构设计中加以综合应用，设计出符合规范标准的结构。二、课程目标本课程的目标是培养学生从事海洋工程结构设计的基本技能，使学生对海洋工程设计中的标准和规范加以熟悉，对海洋平台结构以及其他先修课程中的理论知识进行综合运用。到课程结束时，学生应能：（1）熟练应用海洋平台结构设计中的相关规范和标准；（2）完成具体目标海洋平台的总体设计以及输出响应特点分析及校核； - 1 -

Ansys多载荷步的理解

关于多载荷步的理解 1. 荷载步中荷载的处理方式无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。 ①对施加在几何模型上的荷载(如fk,sfa等)：到当前荷载步所保留的荷载都有效。如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。 ②对施加在有限元模型上的荷载(如f,sf,sfe,sfbeam等)：ansys缺省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。特别注意的是，fcum只对在有限元模型上施加的荷载有效。

2.线性分析的荷载步从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种理解。 1、每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况） 2、后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样) 也有先生问，想在第N步的位移和应力的基础上，施加第N+1步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。

船舶与海洋工程结构物强度-思考题(海洋平台强度部分)

船舶与海洋工程结构物强度思考题海洋平台强度部分 54．海洋环境载荷主要包括哪些载荷？它们各有何特点？ 55．在海洋平台的强度计算中，选用不同波浪理论的主要依据是什么？ 56．根据什么原则将海洋工程结构物划分为大尺度构件和小尺度构件，它们所受的波浪载荷成分有何不同？ 57．说明下列计及结构物运动的Morison 公式中各字母的含义： f C Au u V u C V D r r N n m R r =++12 ρρρu r r && 又若结构物为固定立柱，则该公式如何简化？ 58．Morison 公式中的拖曳系数C 的物理意义是什么，其数值主要与哪些因素有关？ D 59．如何应用“F-K 法”计算作用于大尺度构件上的波浪力？ 60．试依据功能关系导出流冰对直立桩柱撞击力的计算公式。 61．解释链端刚度系数的含义。若已知锚链链态的任意两个独立参数（此外，锚链的为 k xx w 已知量），能否确定出的数值？ k xx 62．结合计算框图说明，如何应用牛顿迭代法来确定系泊平台在已知外力作用下的平衡位置。 63．在自升式平台的强度校核计算中，如何对环境载荷(风、浪、流)进行搜索？其主要目的是什么？ 64．自升式平台的结构主要由哪几部分组成，该类平台结构的薄弱环节是什么？ 65．对于具有桁架式桩腿的自升式平台，在总体强度分析和桩腿局部强度分析中，桩腿的模型化有何不同？ 66．分析自升式钻井平台在正常作业和拖航等不同工况下，所受环境载荷的差异。 67．对半潜式平台进行总体强度校核时，通常需考虑哪些主要工况？为什么要选择多种计算工况来进行强度校核？ 68．半潜式平台的结构可分为哪几部分，其中哪一部分是平台结构的薄弱环节。 69．圆柱壳构件的整体稳定性与局部稳定性问题有何不同？ 70．海洋平台总体强度分析中通常采用“设计波法”或“设计谱法”，二者的主要区别是什么？

ansys中荷载步的讲解

1.荷载步中荷载的处理方式无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。 ①对施加在几何模型上的荷载(如fk,sfa等)：到当前荷载步所保留的荷载都有效。如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。 ②对施加在有限元模型上的荷载(如f,sf,sfe,sfbeam等)：ansys缺省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。特别注意的是，fcum只对在有限元模型上施加的荷载有效。 2.线性分析的荷载步从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种理解。 ①每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况） ②后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样) 也有先生问，想在第N步的位移和应力的基础上，施加第N+1步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。总之，线性分析是可以理解为后续步是在前步的基础上计算的(当然都基于初始构形)。 3.非线性分析时的荷载步如下两点是要明确的： ①对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历史、或加载路径)无关。 ②后续荷载步计算是在前步的基础上(以前步的构形和应力为基础)计算的。关于①：设置荷载步，并顺序求解；设置荷载步，直接求解荷载步2；不用荷载步，直接同时施加所有荷载；使用重启动，不设荷载步，顺序求解；使用生死单元等方法，其求解结果相同。通过计算证明了荷载顺序不影响最终结果，从这里也证明了保守系统的计算结果与荷载路径无关。关于②：虽然从file.snn比较看，除了非线性分析的设置外，几乎与线性分析的荷载步文件没有什么差别，但如果顺序求解，则后续荷载步中用于每个子步计算的荷载=前步荷载不变+本步新施加的荷载按子步内插值。而不是在本步有效的所有荷载点点施加。举例1：重力和预应力分为两个荷载步，在求预应力作用时，重力不变，而将预应力按

海洋平台设计原理

1)海洋平台按运动方式分为哪几类？列举各类型平台的代表平台？固定式平台：重力式平台、导管架平台（桩基式）；活动式平台：着底式平台（坐底式平台、自升式平台）、漂浮式平台（半潜式平台、钻井船、FPSO）；半固定式平台：牵索塔式平台（Spar）：张力腿式平台（TLP） 2)海洋平台有哪几种类型？各有哪些优缺点？固定式平台。优点：整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强。缺点：机动性能差，较难移位重复使用活动式平台。优点：机动性能好。缺点：整体稳定性较差，对地基及环境条件有要求半固定式平台。优点：适应水深大，优势明显。缺点：较多技术问题有待解决 3)导管架的设计参数有哪些？（P47） 1、平台使用参数； 2、施工参数； 3、环境参数：a、工作环境参数：是指平台在施工和使用期间经常出现的环境参数，以保证平台能正常施工和生产作业为标准；b、极端环境参数：指平台在使用年限内，极少出现的恶劣环境参数，以保证平台能正常施工和生产作业为标准 4、海底地质参数 4)导管架平台的主要轮廓尺寸有哪些？（P54） 1、上部结构轮廓尺度确定：a、甲板面积；b、甲板高程 2、支承结构轮廓尺度确定：a、导管架的顶高程；b、导管架的底高程；c、导管架的层间高程；d、导管架腿柱的倾斜度（海上导管架四角腿柱采用的典型斜度1：8）；e、水面附近的构件尺度；f、桩尖支承高程 5)桩基是如何分类的？主桩式：所有的桩均由主腿内打出；群桩式：在导管架底部四周均布桩柱或在其四角主腿下方设桩柱 6)受压桩的轴向承载力计算方法有哪些？（P93） 1、现场试桩法：数据可靠，费用高，深水实施困难； 2、静力公式法：半经验方法，试验资料+经验公式，考虑桩和土塞重及浮力，简单实用； 3、动力公式法：能量守恒原理和牛顿撞击定理，不能单独使用； 4、地区性的半经验公式法：地基状况差别，经验总结。 7)简述海洋平台管节点的设计要求？（P207） 1、管节点的设计应降低对延展性的约束，避免焊缝立体交叉和焊缝过度集中，焊缝的布置应尽可能对称于构件中心轴线； 2、设计中应尽量减少由于焊缝和邻近母材冷却收缩而产生的应力。在高约束的节点中，由于厚度方向的收缩变形可能引起的层状撕裂 3、一般尽量不采用加筋板来加强管节点，若用内部加强环，则应避免应力集中 4、一般受拉和受压构件的端部连接应达到设计荷载所要求的强度。

基于ANSYS的导管架平台强度分析

142 1?概述导管架平台主要由两大部分组成。一部分是支承结构，由导管架和钢管桩组成，用来支承上部设施与设备的基础结构；一部分是上部设施与设备，由甲板与其上的设备组成，作为收集和处理油气、生活及其他用途的场所 [1] 。导管架是由腿柱和连接腿柱的纵横杆系所构成的空间构架。在实际的平台设计中，要根据不同的海域，选取不同的波浪理论来计算结构的波浪力。目前对于二维波浪理论的各种求解算法已经有了许多的研究应用，但在国内的大型平台结构分析系统方面仍有很多工作有待解决[2]。在现代的平台设计中，用人工去简化作用在结构上的波浪荷载已不切实际，所以解决大型导管架平台结构分析中的波浪荷载自动处理问题有实际意义。 2?PIPE59单元特点和模拟方法 ANSYS软件中的PIPE59单元是与空间梁单元类似的单元，能够计算圆管形构件的流体静力和动力效应[3，4]。利用这些特点，考虑用该单元模拟海流载荷，通过输入单元控制参数，就可以自动模拟海流特性。波浪通过导管架平台时，随着地震相位周期性的变化，对平台结构的作用力也在作周期性的变化。为此按照一定的步长对相位角（0～360?o ）进行等分，编程计算求得环境载荷从8个方向施加时每个方向产生最大作用的相位角，计算结果见表1。表1?相位角计算结果载荷方向0?o 45?o 90?o 135?o 相位角350?o 336?o 342?o 4?o 载荷方向180?o 225?o 270?o 315?o 相位角 28?o 41?o 36?o 14?o 3?导管架平台强度分析3.1?结构计算模型采用ANSYS软件构建其有限元模型，取甲板主梁组成的梁格和导管架各构件作为梁单元组成的空间结构（见图1）。采用PIPE16和PIPE59单元模拟导管架，采用BEAM 单元模拟平台梁格，模型共计598个单元，527个节点。建模中应考虑在泥面处设断点，泥面上下模型赋值不同单元。图1?ANSYS有限元分析模型根据规范，可将桩的下部模拟为刚性固定端，刚性固定端位于设计泥面垂直以下T （m）处[6]。设计泥面的位置在自然泥面下的距离应按地质条件决定。T 值可按经验公式确定： T =6D （1）式中：D —桩外径，m。 3.2?组合工况分析 3.2.1?冰载荷在风和流作用下，大面积冰原挤压垂直孤立桩柱产生的冰载荷的计算方法，导管架所受的最大冰力为： F I =m ×K 1×K 2×σc ×D ×h （2）式中：K 1、K 2—桩的局部挤压系数和桩与冰层接触系数；m —桩的形状系数，园柱体取0.9；σc —冰的单轴极限抗压强度（KPa），2244KPa；D —导管架直径（m）；h —冰层厚度（m）。 3.2.2?风载荷最大风速为45m/s，方向0?o 、45?o 、90?o 、135?o 、180?o 、225?o 、270?o 、315?o 。风荷载计算公式为：基于ANSYS的导管架平台强度分析任红伟中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院?山东?东营?257000 摘要：导管架平台的波浪力分析是设计中的难点，利用ANSYS软件中PIPE59单元的浮力、波浪及海流荷载计算功能，通过控制单元参数可达到自动模拟海流载荷目的。在Water?Table菜单中分别输入8个方向波流参数，其中疲劳分析考虑的是平台在一个周期里受到的最大和最小波浪载荷，编程计算求出每个方向产生最大作用的相位角。通过建模分析，得到8种工况下结构位移和导管架各点应力。关键词：导管架平台?强度分析?海流载荷?PIPE59单元 ?Strength?analysis?of?jacket?platform?based?on?ANSYS Ren?Hongwei Drilling Technology Research Institute ，Shengli Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Dongying 257000，China Abstract：The?wave?force?analysis?is?difficult?in?design?for?jacket?platform.?PIPE59?element?in?ANSYS?software?has?the?function?of?computing?buoyancy，wave?and?current?load.?The?current?load?can?be?simulated?automatically?by?adjusting?the?unit?parameters.?The?wave?flow?parameters?of?eight?directions?were?input?in?the?Water?Table?menu?respectively.?Fatigue?analysis?needs?the?maximum?and?minimum?of?wave?load?in?a?cycle?of?platform，programming?to?calculate?the?phase?angle?of?maximum?effect?in?each?direction.?By?modeling?analysis，the?structural?displacement?and?stress?at?various?points?of?jacket?is?obtained?in?eight?kinds?of?conditions. Keywords：jacket?platform；strength?analysis；current?load；PIPE59?element

海洋平台PAGA系统配置及功能概述

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/b63340644.html, 海洋平台PAGA系统配置及功能概述作者：钱树慧来源：《科学与信息化》2018年第22期摘要海洋石油平台对生产安全有着严格的要求规范，其中PAGA系统是平台必不可少的内部通信系统，该系统主要通过核心主机进行控制，通过自动或手动等不同类型、方式触发主机对应的控制单元，通过扬声器、警示灯发出各类语音及声光信息，实现整个平台的全区域立体化的语音播放及全方位报警信号覆盖，保障了海上平台生产安全有序进行。本文通过对海洋平台PAGA系统前的历史背景进行分析，总结出该系统出现的原因以及历史必然性。同时对该系统存在的问题进行分析探讨，进一步优化设计方案，不断提高该系统的整体性能，为相关工程技术人员提供一些有益的实质性参考，以供大家共同学习借鉴，共同学习进步。关键词海洋平台PAGA；系统配置；历史背景前言 PAGA（PublicAddressandGeneralAlarm广播及通用报警）系统是海洋石油平台建造必备的通信系统，为平台生产安全提供有效的内部通讯保障。随着相关行业的技术发展，以及应用问题及经验的积累，海洋石油平台的建造使用对该系统的应用有了更高的要求。 1 海洋平台PAGA产生的历史背景随着海洋石油平台建设和使用经验的积累，传统设计中的单主机PAGA系统中的不足之处也逐渐暴露出来。在整个石油开采行业对生产安全更加重视的背景下，整个行业深刻地认识到海上平台PAGA系统对于海上石油开采的重要意义，从而对该系统的应用研发工作稳步向前推进[1]。 2 海洋石油平台PAGA的有关介绍目前国际主流平台PAGA系统是一种数字控制型公共广播与报警系统。在发生各类型紧急状况时，报警人员以手动或自动方式发布紧急通告通知各岗位人员安全撤离。同时也应用于一般性日常工作与生活广播、娱乐广播。为海上的石油开采提供了极其重要的技术安全保障，形成一种安全防护体系。随着海洋石油平台建设及使用经验积累，石油平台PAGA系统有着自身典型的功能使用特点。 2.1 系统主要组成（1）广播主机

海洋平台基础知识

海洋平台基础知识系列　０．　海洋工程是什么？（名词解释）　Ｏｃｅａｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　海洋工程，从地理的角度来说，可分为海岸工程、近岸工程（又称离岸工程）和深海工程三大类。一般来说，位于波浪破碎带一线的工程，为海岸工程；位于大陆架范围内的工程，为近岸工程；位于大陆架以外的工程，为深海工程，但是在通常情况下，这三者之间又有所重叠。从结构角度来说，海洋工程又可分为固定式建筑物和系留式设施两大类。固定式建筑物是用桩或者是靠自身重量固定在海底，或是直接坐落在海底；系留式设施是用锚和索链将浮式结构系留在海面上。它们有的露出水面，有的半露在水中，有的置于海底，还有一种水面移动式结构装置或是大型平台，可以随着作业的需要在海面上自由移动。　海洋工程是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程。具体包括：围填海、海上堤坝工程，人工岛、海上和海底物资储藏设施、跨海桥梁、海底隧道工程，海底管道、海底电（光）缆工程，海洋矿产资源勘探开发及其附属工程，海上潮汐电站、波浪电站、温差电站等海洋能源开发利用工程，大型海水养殖场、人工鱼礁工程，盐田、海水淡化等海水综合利用工程，海上娱乐及运动、景观开发工程，以及国家海洋主管部门会同国务院环境保护主管部门规定的其他海洋工程。　１：　海洋平台的类型：　海洋平台：（１）移动式平台：　坐底式平台　自升式平台　钻井船　半潜式平台　张力腿式平台　牵索塔式平台　（２）固定式平台：导管架式平台　重力式平台固定平台又可以分为桩式海上固定平台、重力式海上固定平台、自升式海上固定平台　导管架型平台：在软土地基上应用较多的一种桩基平台。由上部结构（即平台甲板）和基础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降台等。平台甲板的尺寸由使用工艺确定。基础结构（即下部结构）包括导管架和桩。桩支承全部荷载并固定平台位置。桩数、长度和桩径由海底地质条件及荷载决定。导管架立柱的直径取决于桩径，其水平支撑的层数根据立柱长细比的要求而定。在冰块飘流的海区，应尽量在水线区域（潮差段）减少或不设支撑，以免冰块堆积。对深海平台，还需进行结构动力分析。结构应有足够的刚度以防止严重振动，保证安全操作。并应考虑防腐蚀及防海生物附着等问题。导管架焊接管结点的设计是一个重要问题，有些平台的失事，常由于管结点的破坏而引起。管结点是一个空间结点，应力分布复杂；近年应用谱分析技术分析管结点的应力，取得较好的结果。　混凝土重力式平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础（沉箱），用三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构，在平台底部的巨大基础中被分隔为许多圆筒型的贮油舱和压载舱，这种平台的重量可达数十万吨，正是依靠自身的巨大重量，平台直接置于海底。现在已有大约２０座混凝土重力式平台用于北海　钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。按其推进能力，分为自航式、非自航式；按船型分，有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井；按定位分，有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。浮船式钻井装置船身浮于海面，易受波浪影口向，但是它可以用现有的船只进行改装，因而能以最快的速度投入使用。适用于深海钻井的主要是两种浮式钻

ANSYS在荷载步之间改变材料属性例子

ANSYS在荷载步之间改变材料属性例子 ! Example of modify material between load steps in ANSYS ! 材料泊松比随荷载增加而逐步增大 ! 作者：陆新征清华大学土木系 ! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University FINISH /CLEAR /PREP7 FORCE=1. !初始荷载 FC=30. !极限荷载 NSTEP=30 !加载步数 EMU0=0.2 !初始泊松比为0.2 EMUU=0.499 !最终泊松比为0.499 SVM=0. !VON MISES应力 !* ET,1,SOLID45 !* !* MP,EX,1,30E3 MP,NUXY,1,EMU0 !建立模型 BLC4,0,0,100,100,100 ESIZE,100,0, VMESH,ALL /SOLU !输出RESTART文件 RESCONTRL,DEFINE,ALL,-1,1 NLGEOM,1 D,2,ALL D,4,UY D,5,UY D,6,UY D,5,UX FINISH SAVE !分步加载 *DO,I,1,NSTEP FINISH /SOLU !使用重启动功能 *IF,I,GT,1,THEN ANTYPE,,REST,

PARRES, CHANGE , PARAM, TXT, *ENDIF ! 如果荷载超过强度的50%，则线性提高泊松比 *IF,SVM,GE,FC*0.5,THEN MP,EX,1,30E3 MP,NUXY,1,EMU0+(EMUU-EMU0)*(SVM/FC-0.5)/0.5 *ENDIF !得到下一步荷载 FORCE=FORCE+1 !加载 SFE,ALL,4,PRES, , FORCE, , , SOLVE FINISH /POST1 !得到VON MISES应力 *GET,SVM,ELEM,1,NMISC, 4 PARSAV, ALL, PARAM, TXT, FINISH *ENDDO

海洋平台结构与强度课程教学大纲

海洋平台结构与强度课程教学大纲课程代码：74120460 课程中文名称：海洋平台结构与强度课程英文名称：Structure and Strength of Offshore Platform 学分：3.0 周学时：3.0-0.0 面向对象：预修要求：材料力学一、课程介绍（一）中文简介本课程从系统化介绍海洋平台结构型态、分类、与结构特性，先让学生对海域平台有清楚认识，再从海域平台结构特性，引导学生了解对复杂结构分层次建立合理的分析模型，配合结构模型应用相对应的材料强度特性与结构力学原理分析结构的应力分布、设计强度以及极限强度。随著上课内容交付学生作业，使学生在课后阅读课件外，能自行思考并动手完成作业。课程分成11章，春夏学期分別為５章與6章。春学期包含：海洋平台结构简介、材料特性、材料应力应变关系与结构基本模型、薄壳梁理论、梁模型的挫屈与极限强度等5章，夏学期包含：海洋结构分析模型说明、板块弯曲与极限强度、板块与肋版挫屈强度、圆柱壳强度与挫屈强度、銲接結構強度及结构疲劳强度与破裂等6章。本課程授课期使学生系统化地了解和掌握海洋平台结构特性、建立合理的简化分析模型而具备分析复杂海洋平台应力与评估强度的基础能力。（二）英文简介 This course introduces systematically the types, classifications, and structural characteristics of different types of offshore structures, enables the students to know the offshore platform and their structural properties first of all; then provide the guide to students to understand the multilevel analysis model for the complex offshore structures which integrates the material properties, mechanical principles and the analysis model to solve the stress distribution of structural members and their design strength as well as ultimate strength. Some home works were prepared let the students learn to solve the strength problems of