半潜式起重平台跌落事故下结构损伤研究

海上结构物在吊运过程中发生跌落事故会对结构安全造成严重影响.文中以半潜式起重平台为研究对象,选取某导管架为典型吊运物,分析该场景下的跌落特性.采用非线性有限元软件Ls-dyna从冲击深度、冲击力、能量转化等方面进行研究,分析了不同高度和角度下平台的结构损伤情况.研究发现:坠物初始高度越高,结构损伤越严重;跌落过程中结构损伤变形具有明显的局部性,甲板的变形形式与坠物甲板接触面的形状相似;冲击力具有非常明显的非线性特征,碰撞力的每一次卸载都代表着某一构件的失效.文中提出了一些减少跌落事故结构损伤的措施,为平台拆解作业安全提供一定的参考和借鉴.     

坠物参数对半潜式起重平台甲板结构损伤的影响研究

在半潜式起重平台吊运过程中容易发生跌落事故,本文以半潜式起重平台为研究对象,考虑2种典型坠物形式(点面和线面)和不同坠物类型,采用非线性有限元软件Ls-dyna,从坠物角度、跌落位置方面进行研究,分析不同场景下的平台结构损伤情况,开展不同坠物参数对平台甲板的损伤敏感性研究。研究发现:跌落角度越小,甲板损伤越小,角度越大,越容易发生倾倒;跌落在甲板纵骨上,结构吸能最小,跌落在横梁纵桁交汇处时,结构吸能最大;坠物在接触到下部结构时会产生滑动,跌落位置下方构件的局部刚度越强,损伤变形越小。本文研究对平台甲板抗冲击性能及安全作业有一定参考意义。     

立管碰撞损伤状态下极限强度分析方法研究

以船与立管碰撞为研究对象,采用非线性有限元法对立管受船舶碰撞作用下的结构损伤进行分析。在此基础上考虑立管结构凹坑损伤状态,建立极限强度分析方法,并对立管有无损伤等情况进行对比分析。计算分析表明,凹坑损伤会降低立管的极限强度;减小立管壁厚会降低立管的极限强度,且壁厚对凹坑损伤立管极限张力的影响明显小于极限弯矩;顶张力在一定范围内,也可以减小凹坑损伤对立管极限强度的影响。     

基于张力腿平台的顶张紧式立管碰撞分析

基于张力腿平台(TLP)的顶张紧式立管(TTR),在平台运动、波浪及海流的联合作用下,相邻的立管可能发生碰撞并对其承载能力造成影响,有必要深入研究TTR在恶劣海况下的碰撞行为。采用有限元软件对两根生产立管进行数值模拟,设置两管碰撞前弯曲及后续动态碰撞两个分析过程来模拟TTR的碰撞行为;采用碰撞参与长度公式确定了TTR碰撞的接触区域。研究重点分析了立管碰撞前弯曲变形对碰撞结果的影响,为深水刚性立管局部碰撞行为的研究提供了方法。     

双层立管在船舶撞击作用下结构行为分析

以船舶与立管碰撞为研究对象,采用三维有限元模拟碰撞过程,显式动力求解分析双层立管在侧向碰撞作用下的结构行为,得到碰撞过程中撞击力、结构响应、损伤变形等一般性规律,计算分析了边界约束条件、撞击质量、撞击速度、立管内压以及轴向预拉力参数的影响.结果表明,边界条件对于结构的固有频率、撞击力、结构损伤变形影响较大;撞击质量及速度是决定撞击力及变形的最主要的因素;内压的存在使得最大撞击力变小以及立管局部变形变小;在一定范围内的轴拉力越大,碰撞引起最大撞击力越大,整体变形反而变小.     

考虑细长杆件不同坠落角度的海洋平台甲板损伤预报方法

[目的]在海洋平台吊装作业中,因吊机设备老化以及违规操作等而造成的坠物事故在海洋平台作业中时有发生,其中在杆件结构,如套管、钻铤等设备方面的问题最为常见,因杆件坠落时接触面积小,常会导致板架结构的损伤破坏。[方法]选取细长杆件坠物撞击甲板结构的场景开展结构损伤研究。在此基础上,考虑坠落角度对结构损伤的影响,确定结构损伤变形模型,并运用塑性力学理论,建立考虑杆件坠落角度影响的结构损伤解析预报方法。[结果]结果显示,小角度坠落场景下的结构损伤变形大,结构吸能高,根据结构响应可将坠落角度分为4个角度区间;解析计算结果与仿真计算得到的吸能曲线在数值以及变化趋势上相近。[结论]在杆状结构以一定角度撞击甲板结构时,甲板产生的塑性变形区域形状会随着撞深而产生变化,针对各阶段甲板变形特点的解析计算对海洋平台甲板板架结构抗撞设计评估具有一定的指导意义。     

超深水钻井立管总体性能分析

本文基于API相关规范,系统梳理了钻井立管总体性能分析的主要内容,形成了超深水钻井立管分析的总体流程,并分析了超深水钻井立管中张紧器及伸缩节等关键位置的模拟方法。在此基础上选择作业水深12000尺超深水钻井立管,在DeepC软件中建立了包括作业平台、张紧器、伸缩节及柔性节点等在内的系统模型,选择合适的海况进行立管总体性能分析,给出了钻井立管总体性能参数的分析方法和结果,为超深水钻井立管的设计和分析提供参照。     

台风条件下TLP串行立管系统碰撞分析

TLP立管系统以丛式方阵排列,台风条件下立管在波浪、海流及平台的联合作用下可能发生碰撞,有必要深入研究TLP串行立管系统的碰撞情况。文章基于DNV-RP-F203规范和Huse半经验尾流模型,提出台风条件下串行立管下游立管来流速度计算方法和立管系统碰撞分析方法,建立串行立管—井口—导管系统耦合有限元模型,研究台风条件下串行生产立管系统碰撞时的力学特性,在整体碰撞分析的基础上进行立管局部碰撞精细化分析,对比分析立管局部碰撞理论解和仿真解的不同。结果表明:下游立管来流速度的计算至少采用文中建立的方法迭代3次。串行立管发生碰撞时的最大应力发生在泥面导管处,碰撞位置应力发生了突变;立管发生碰撞的位置在水深100-120 m范围内。立管局部碰撞分析的理论解和仿真解基本吻合。     

钢悬链线立管整体干涉分析研究

深水海洋立管具有柔性,特别是极端海况条件下,相邻立管之间可能发生互相干涉而增大立管的应力,从而影响其疲劳寿命.钢悬链线立管相比顶张力立管,有效张力较小,对环境载荷作用更加敏感,更容易发生碰撞.基于动力学分析软件OrcaFlex建立有限元模型,从允许碰撞的角度出发,对串列布置于张力腿平台上的两根钢悬链线立管进行整体碰撞分析,研究立管间距、尾流模型、拖曳力系数、海流流速和柔性接头刚度对立管碰撞的影响,阐述对碰撞范围、上下游立管相对运动速度、最大碰撞速度和最大碰撞能量的影响规律,为实际工程中立管的空间布置和结构优化设计提供参考.     

深水半潜式井平台隔水管存储形式及作业功效研究

隔水管是深水半潜式钻井平台重要配置,为建造国内有自主知识产权第六代半潜式钻井平台地需要,对隔水管在平台两种存储形式即立放和平放形式进行研究,从所需设备配置、占用甲板面积、重心、总体布局和作业效率等多个方面对比分析立放和平放两种存储形式的优缺点.隔水管存放方式选择主要取决于公司设计理念和设计习惯及平台运营商的价值取向,文章所涉及的研究对国内半潜式钻井平台设计和隔水管作业有一定参考作用.     

两种强力甲板结构形式在大变形损伤状态下的极限强度分析

针对2种不同强力甲板结构形式的舰船,应用ABAQUS非线性有限元分析工具,计算舰体在强力甲板大变形损伤状态下的总纵极限承载能力.采用冲击动载荷来模拟得到结构的大变形损伤状态,并将其作为初始状态进行极限承载能力分析.分析结果表明,纵向箱形梁这种新型强力甲板结构形式相比常规强力甲板结构形式,在大变形损伤下舰体总纵极限承载能力等方面具有显著的优越性.     

钢混结合梁梁板起顶结合技术

武汉二七长江大桥非通航孔采用6×90m钢混结合梁,开口钢槽梁与预制桥面板通过剪力钉结合。在梁板结合施工中,采用了起顶、结合、落梁的施工工艺,使桥面板结合后储备一定的压应力,降低了二期恒载及其他荷载在墩顶区产生的顶板拉应力,充分利用钢材抗拉和混凝土抗压性能,减少顶板开裂,提高结构的耐久性和安全性。     

小型艇舷侧结构碰撞损伤性能研究

船舶碰撞是在巨大冲击载荷作用下的一种复杂非线性瞬态响应过程。对于常用的小型艇而言,其体积小、总体结构刚度比较弱,因而对于碰撞所带来的破坏性更为敏感。本文运用MSC.dytran计算程序建模计算,着重分析小型艇舷侧结构碰撞损伤特性,最终获得了小型艇的碰撞损伤主要是艇体的总体弯曲变形,损伤变形区域占全船的比例较大,且艇体结构通常不会出现断裂破坏等相关结论。     

Participating mass in colliding risers

One of the main challenges in estimating impact energy in collisions between marine risers is the assessment of the riser mass involved in the collision. Evidently the entire riser mass does not contribute to the collision. Hence, the question is: What is the equivalent riser mass which contributes to the impact energy? This article presents three different ways of estimating the riser mass participating in the collision energy. The first method is strictly experimental. The second method uses a numerical experiment together with system identification techniques. The third method is a strictly analytical method, which results in an asymptotically upper bounded estimate of the participating mass. Two risers are examined as case studies. The first riser is a 1 : 100 model scale riser used in collision experiments carried out at Marintek's towing tank in Trondheim, Norway. The second case uses a real world riser in use on the Troll B oil production platform operating in the North Sea. The proposed methods yield consistent and comparable results. Received for publication on Feb. 1, 1999; accepted on July 8, 1999     

On the time dependence of survivability of ROPAX ships

The time dependence of survivability of ROPAX vessels, when sustaining side collision damage in waves, is investigated herein by use of numerical simulations of ship motion and flooding. Conducted research confirms that ROPAX ships characteristically capsize fast, when sustaining damage leading to capsizing. A probabilistic analysis of the survive time after collision damage reveals that even for the most generic damage conditions assumed, the survival time in the case of capsizing remains short, which is characteristic of this type of ship design, disposing the typically large undivided deck to be subject to flooding in higher waves. In a case study, the unconditional survivability in waves, corresponding to survival s-factor of SOLAS regulations, is alternatively assessed with numerical simulations. The estimated survivability proves to be time independent in terms of practical implications. Observed deviations between current SOLAS formulation and simulations, suggest the employment of comprehensive simulation methods when more reliable estimations and assessments of survivability are required.