半潜式平台极限强度可靠性研究

极限强度是半潜式平台海洋环境适应能力的显示指标,由于承载能力和环境载荷具有明显的随机性,应基于极限强度并采用可靠性方法评价平台结构安全性.文中首先阐述了解析方法和简化方法的基本步骤和关键问题,并对某目标平台总纵极限强度进行了比较研究,然后基于三维势流理论和Morison方程对生存工况下的目标平台垂向波浪弯矩进行了预报,最后基于极限强度建立了半潜式平台可靠性计算模型,并对目标平台结构可靠性和目标可靠度进行了分析.研究结果表明,简化方法和解析方法可用于半潜式平台极限强度计算,半潜式平台中垂状态结构安全性值得关注,可靠性分析结果可用于指导半潜式平台结构设计.     

三立柱高效半潜式生产储油平台船体结构设计

半潜式平台作为典型的浮式平台之一,广泛应用于海上石油的钻井和生产.以三立柱高效半潜式生产储油平台为目标平台,通过该平台进行半潜式平台总体结构设计、船体结构规范设计和总体强度分析.在该平台的船体结构设计过程中,首先应用先进的水动力理论对平台进行分析,优化外形和主尺度,再根据ABS和DNV等规范编制出计算表格和小程序进行平...     

北海恶劣海况下半潜钻井平台总体屈服及屈曲强度分析

针对在北极及北极圈极寒恶劣海域工作的半潜式钻井平台总体强度问题,利用DNV专业软件SESAM对国内首座入级DNV船级社的自主研发基础设计项目——半潜式钻井平台进行总体强度分析。计算结果表明:平台总体强度情况满足要求,需要对局部连接处进行细化分析,根据强度利用率认为局部结构可以进一步优化。     

半潜式平台总体强度计算和关键结构极限强度计算方法研究

给出了基于ANSYS/AQWA软件的半潜式平台整体强度分析方法,采用逐步破坏分析法和有限元计算方法,计算半潜式海洋平台关键节点和关键构件极限强度。以一典型深水半潜式平台为对象,进行了自存工况和作业工况下8个典型危险波浪载荷条件下的平台整体强度有限元分析,选取应力最大的横撑和立柱局部结构作为计算模型,确定合理的边界条件,通过计算给出了半潜式平台关键节点和关键构件的极限承载力,为下一步平台结构的安全性评价提供可靠依据。     

半潜式平台横向开闭极限强度的时变可靠性分析

为了研究疲劳和腐蚀对半潜式平台结构极限强度可靠性的影响,文章改进了Smith方法,使之能够用于计及撑杆整体失稳的半潜式平台对开、对闭的极限强度计算;基于随机过程理论,建立计及疲劳和腐蚀作用的平台结构极限强度随机时变模型;针对某半潜式平台,建立波浪载荷和静水载荷随时间的变化模型,使用并联系统方法计算平台结构的时变可靠性,并与年度瞬时可靠性进行比较.     

半潜式平台关键结构全寿期极限强度预报方法研究

文章基于逐步破坏分析法和有限元计算方法,发展了一种计及材料腐蚀、疲劳裂纹等结构损伤的半潜式海洋平台关键结构全寿期极限强度计算方法。以一服役水深为3000 m半潜式平台为研究对象,选取横撑和立柱局部结构作为研究对象,以不同服役年限下裂纹扩展长度和腐蚀厚度作为变化参数,采用ANSYS软件建立其参数化有限元模型,计算了不同服役年限下半潜式海洋平台关键结构极限强度,在此基础上分析了全寿期内关键结构极限强度随服役年限的变化规律。     

基于蒙特卡洛模拟的半潜式平台极限强度可靠性研究

半潜式平台是世界深海钻井的主要装备。我国南海的平均水深较深,油气资源丰富,自主掌握半潜式平台设计建造技术势在必行。结构的极限强度是半潜式平台所能承受载荷的上限值,充分考虑极限强度计算中的不确定性,并对其极限强度进行评估对于结构的安全而言具有重要意义。采用Smith法计算半潜式平台极限强度,用蒙特卡洛模拟对半潜平台极限强度计算中的不确定变量进行离散,然后将离散后的均匀随机数代入Smith法中,通过大量的循环计算得到半潜平台极限强度的概率密度曲线。通过与半潜平台极限强度名义值进行比较,发现变量的不确定性对半潜式平台极限强度影响较大,名义值不能真实地反映半潜式平台的承载能力。     

新型深海风机运输安装一体化半潜式平台整体强度分析和校核

为了满足海上风力开发的深海化、专业化、大型化的需求,解决因海上气候恶劣,有效工作时间短而导致的工作效率低的问题,设计一种满足风车整体运输、安装一体化的新型半潜式风车安装平台。根据风车整体运输、安装一体化的设计指标,提出新型半潜式风力发电安装平台船型方案设计,确定平台的总布置、主尺度和结构形式;采用sesam软件的设计波进行平台整体强度分析,在满足结构强度以及保证平台性能的基础上进行方案优化,设计出满足结构强度以及性能要求的最优船型。     

半潜式平台结构屈曲强度评估

半潜式平台是海洋工程领域重要的浮式装置,采用直接计算法对某半潜式平台结构的屈曲强度进行了评估.首先,对半潜式平台结构进行有限元模型化,然后根据海况不同将静水、正常工作和风暴自存三种状态划分为48种计算工况,利用频域内的三维线性水动力理论和设计波法计算半潜式平台在各工况下的波浪载荷,同时考虑各工况下的莫里森力、风载荷、锚链预张力、吊车载荷和钻井载荷等载荷,进而计算平台在48种工况下的应力响应.最后根据ABS规范对平台结构进行屈曲强度校核.结果表明,屈曲强度是平台结构强度的重要指标之一,应在设计时给予合理评价,评估结果可为半潜式平台设计开发提供参考.     

新型半潜式风力发电安装平台概念设计与整体强度分析

在确定总布置方案和主尺度的基础上,针对新型半潜式风车安装平台进行强度验证和结构优化。采用Sesam软件建立平台结构整体模型和水动力模型,基于设计波法对平台自存、操作、航行工况下的整体强度、节点、杆件和局部进行规范校核。充分考虑运输安装一体化的作业形式,给出风机整体运输和吊装方案,完成平台的基础设计工作。研究表明:新型半潜式平台的整体应力分布、杆件和节点利用率、关键区域局部强度基本满足规范要求;一体化运输安装方式充分考虑了经济性和安全性要求,提高了海上风电安装的作业效率。     

基于裂纹扩展的海洋平台疲劳可靠性分析

文章基于裂纹疲劳基本理论,针对在役导管架平台出现初始裂纹状态下结构承载力进行分析,考虑结构损伤与腐蚀等因素,建立了典型导管架平台整体结构模型和局部子模型,分析了在该工况下平台整体结构的疲劳强度,并确定了平台结构的疲劳关键部位。采用几何应力外插法计算了热点应力,基于疲劳裂纹扩展的疲劳分析方法,计算了疲劳关键节点的疲劳寿命与疲劳可靠度。该方法能够为海洋平台结构的维护和保养提供一定参考。     

新型导管架复合式深吃水半潜平台概念导管架对平台整体垂荡、横摇和纵摇运动的影响分析

导管架复合式深吃水半潜平台是近年来为了适应南海恶劣海况而提出来的新型干树半潜平台概念,主要由传统的深吃水半潜平台和导管架两部分组成。导管架的设计主要是为了支撑上层甲板结构,提高平台稳性和气隙性能。文章主要针对该平台概念的垂直平面运动进行分析,对不同海况下平台系统的数值和模型试验的结果进行了对比分析,运用频域分析方法分析了该平台与传统半潜平台之间的区别。并重点分析了导管架部分对平台垂直平面内的运动造成的影响。结果表明,该平台概念较传统的半潜平台而言具有较好的垂向运动性能,而且导管架部分对平台垂直面内的运动影响较小,导管架设计的主要优势并未受到较大的折减。     

新型浮式平台波浪载荷分析与结构强度评估

为优化浮式平台结构型式，确定波浪载荷分析方法及特征载荷选取，并应用于新型浮式平台的波浪载荷分析与结构强度评估。结果表明，型式优化的平台运动特征载荷响应幅值算子（Response Amplitude Operator，RAO）可有效避开作业海域的极端海况，为海洋结构物的型式设计、波浪载荷计算与结构强度评估提供参考。     

FPSO模块支墩结构形式与设计原则

依据不同的功能要求,浮式生产卸货装置(FPSO)的主甲板上设置多个工艺模块平台,每一个模块架构平台与FPSO主船体的连接结构——模块支墩,是FPSO结构设计的关键技术,其可靠性和实用性将直接影响FPSO生产流程的正常运转。结合近20多年来对FPSO的设计经验,提出了模块支墩设计的不同理念及结构设计特点,并对多型FPSO的模块支墩分析对比其形式特点、适用性及优缺点,同时从工程设计经验角度,阐述了模块支墩的结构设计原则和结构强度的分析计算及算例。所提供的设计原则及相应的经验可供相关设计人员借鉴。     

海洋平台大型生活区模块吊装方案设计及优化研究

海洋平台大型生活区模块整体吊装是其建造过程中一项先进工艺,如何保证其吊装工艺的安全可靠更是一项关键技术。本文以某海洋平台典型生活区模块为例,对其整体吊装方案进行了详细设计,采用有限元法和结构力学相关理论,结合规范对整体吊装强度进行了分析,发现了吊装过程中结构关键部位的薄弱环节,对其进行了吊装方案优化设计,并对优化后的整体结构再次校核分析,验证了吊装优化方案的可行性与准确性,为海洋工程大型模块吊装方案提供了可行的依据。     

基于腐蚀疲劳裂纹扩展的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

本文研究了腐蚀与疲劳载荷耦合作用下自升式平台桩腿服的可靠性问题。采用ANSYS对自升式海洋平台桩腿结构进行建模,根据平台服役海域的波浪散布图对桩腿结构的工况进行划分,确定浪溅区桩腿结构的疲劳关键节点及其等效应力;以桩腿材料E690高强钢为对象,进行腐蚀疲劳裂纹扩展实验,获得了不同环境下的疲劳裂纹扩展参数;提出了基于断裂力学的浪溅区桩腿关键节点的时变可靠性模型,与采用现有腐蚀模型的桩腿时变可靠性指标进行了对比,结果表明了本文所提方法能有效地反映平台桩腿服役期间关键节点的时变可靠性变化趋势,为平台在服役期间的安全运行与维护保养提供了理论指导。     

新型干树半潜平台系泊系统的时域耦合分析

我国海洋油气开发正逐步从近海浅水区域不断往远海深水区域发展。随着水深的增加,传统的以锚链为材料,以自重为回复力的悬链线式系泊系统已经不再适用。世界上超深水浮式生产平台基本上都采用张紧式系泊系统,并且中间段采用超轻的聚酯缆材料以降低其施加在平台上的荷载。基于1500米超深水的中国南海环境,开发了一种运动性能良好的新型干树半潜平台。新型平台的系泊系统采用张紧式锚链-聚酯缆-锚链形式。根据平台尺度和环境条件,对系泊系统进行了布置和设计。通过时域耦合方法对系泊系统进行了数值分析,分析结果表明系泊系统强度满足规范和设计要求。     

半潜式平台空间刚架模型强度分析

将半潜式平台结构简化成空间刚架模型,运用SACS软件对其进行整体强度分析,并与该结构的板梁组合模型的分析结果对比,两者的结果较为接近.计算结果表明,在基础设计阶段使用空间刚架对结构进行分析可以快速评估结构的力系分布,为结构优化提供分析依据.     

基于统一关联模型的船舶总体设计平台研究

船舶设计的复杂性决定了在设计过程中必须经过大量反复的设计、分析、试验与评估,以验证设计结果的合理性,实现综合设计的优化。为满足船舶设计过程对设计、分析集成的需求,以知识工程作为指导思想提出了设计与分析的统一关联模型,以模板技术为开发思路形成了船舶总体设计平台体系架构,突破了相关关键技术,建立了船舶总体设计平台,并分析了平台的各功能模块,经过初步应用效果良好,对改变传统设计手段,提升设计效率具有重大意义。     

基于灵敏度分析的环肋圆柱壳结构优化

针对环肋圆柱壳结构强度和稳定性(包含肋骨侧向稳定性),引入新的灵敏度计算方法,开展了几何参数的灵敏度分析,获取了主要影响参数;给出了考虑肋骨侧向稳定性后的材料利用率计算公式后,在结构满足强度和稳定性要求的条件下,以重量最轻、材料利用率最高为优化目标建立了优化数学模型。采用多目标遗传算法对结构在考虑肋骨侧向稳定性后进行了优化。结果表明,这种灵敏度计算方法具有良好的可靠性,基于灵敏度分析的结构优化的方案具有显著的可行性、高效性。