自升式钻井平台上层建筑与直升机平台结构强度计算载荷分析

以某91.44 m(300 ft)自升式钻井平台为例,对上层建筑与直升机平台结构有限元强度分析中所施加的载荷以及载荷组合工况进行分析.考虑的基本载荷包括结构自重、可变载荷、惯性载荷、风载荷和直升机机轮载荷等.给出了载荷的计算过程和合理的载荷施加方法,并按各种载荷最不利组合的原则,提出了更加接近工程实际情况的18种载荷组合工况.计算结果表明各载荷组合工况下上层建筑与直升机平台结构最危险位置均发生在上层建筑和直升机平台结构的连接处.     

基于CAP 437的自升式平台上直升机甲板强度分析

以某121.9 m自升式平台为例,按Sikorsky S-92型号直升机(最大起飞重量为125.859 kN,起落架作用点两点间距为3.84 m)为其设计直升机甲板。利用挪威船级社的Sesam结构分析软件,以比船级社规范的要求更严格的英国民航局海洋平台直升机区域规范(CAP437)为依据,在最接近实际的组合载荷工况下对直升机甲板的结构强度进行有限元分析和求解。通过该思路和方法,为自升式平台直升机甲板的设计和使用提供参考。     

铝合金直升机平台结构强度分析方法研究

铝合金直升机平台因为其耐腐蚀、质量轻等优点被广泛应用于船舶与海洋工程结构物上。船级社及国际规范指南对直升机平台的结构设计提出各自的要求。结合铝合金结构物设计的方法,通过比较分析铝合金直升机平台的设计载荷、工况设计、单元构件和节点连接的设计方法和要求,总结铝合金直升机平台的强度分析方法。     

自升式钻井平台直升机平台强度分析与优化设计

以某型9l.44 m(300ft)自升式钻井平台为例,对直升机平台结构进行有限元强度分析。分析了均布载荷工况、直升机着陆冲击工况及直升机系留工况下的结构应力和变形,对优化前后的结构进行力学性能对比;并分析了优化设计对结构模态的影响。计算结果表明,各载荷工况下平台结构最危险位置均发生在上层建筑与直升机平台的连接处;通过优化桁架参数,达到了减轻自重、提高强度刚度的效果,且优化结果十分可观。     

SEU直升机平台结构规范研究与强度校核

直升机甲板平台承载海上人员起降、救生、逃生及货物转移功能,其结构安全性至关重要。以某平台为例,详细介绍了直升机甲板平台结构设计的不同形式及优缺点,并着重对比分析英国民用航空局CAP437规范、挪威船级社规范(DNV)和美国船级社规范(ABS)对直升机甲板结构强度设计要求的异同。之后设计出满足各主流规范的通用组合工况,并施加到模型中,采用SACS软件进行有限元强度分析和比较,来验证结构可靠性。该研究成果为后续直升机平台设计提供有力借鉴。     

基于不同国家规范的半潜式钻井服务支持平台风载荷计算及对比研究

风载荷是海洋平台设计载荷之一,对平台稳性起着至关重要的作用,同时也关系到平台结构的安全,确定平台在不同工况下的风力与风倾力矩值具有重要的工程意义.文中以半潜式钻井服务支持平台BT-3500 TSV为研究对象,采用中国船级社(CCS)、挪威船级社(DNV)和美国船级社(ABS)3种规范,对平台在4种典型工况下的风载荷进行了计算,对比了不同规范对风载荷计算结果的差异,分析和归纳了不同风向角下平台风倾力矩的变化趋势.     

冲击载荷下海洋石油平台直升机场结构安全性计算分析

考虑到直升机紧急着陆工况下冲击载荷对海洋石油平台直升机场的作用时最为不利,且该工况下的结构响应复杂的问题,采用ABAQUS有限元软件对其进行动静态分析。结果表明:直升机场结构在冲击载荷静态作用下满足强度要求,结构受力最大部位在直升机后机轮着陆位置,纵向支撑桁架及直升机场固定端位置应力水平较高;常见风、浪环境载荷频率远离直升机场结构自振频率,结构发生共振的可能性较小;在冲击载荷瞬间作用下直升机场结构满足强度要求,应力及变形呈现波动特征。     

基于等效设计波的船体结构疲劳强度许用应力法

文章总结了中国船级社疲劳强度评估方法中的许用应力范围方法.该方法用10种主要载荷控制参数下的等效设计波作为基本的计算载荷工况,通过基本计算载荷工况进行组合后求解疲劳应力范围.推导了疲劳许用应力范围计算公式和不同概率水平下疲劳应力的转换关系.对不同S-N曲线形式的许用应力范围进行了讨论,给出了中国船级社疲劳强度许用应力范围表格.用实例进行了验证.     

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.     

半潜起重平台的直升机平台结构设计及强度分析

对半潜起重平台的直升机平台的结构形式作了介绍,在此基础上阐述自主设计的半潜式起重平台的直升机平台的结构设计和分析方法。以铝质直升机平台为例,对其直升机甲板、甲板下面的铝质桁材和支撑结构在不同工况下的强度校核方法和结果作了介绍;对于手工校核和SACS软件的校核结果作了重点描述,为今后自主设计直升机平台提供参考和借鉴。     

风电安装平台海工吊与绕桩吊组合方式研究

为提高自升式风电平台的吊重能力，提出了一种海工吊主吊+绕桩吊辅吊的吊机组合方式。首先，基于莫里森方程和确定的规则波分析方法，计算结构的风、浪、流载荷，并将获得的环境载荷施加在平台结构模型上；然后，利用有限元软件进行结构强度分析，获得桩腿的支反力及结构的应力计算结果；最后，在2台吊机同时作业组合工况下，环境载荷的方向与主吊机方向一致时，对其进行强度分析。结果表明：操作工况下，桩腿的最小预压载、单腿支持能力及平台的桩腿整体能力满足要求；正常作业工况下，平台的设计满足中国船级社(CCS)要求；平台的结构强度满足要求。     

海上钻井平台井架升级后的结构加强

海洋钻井平台的井架在作业时受到各种环境载荷和自身工作载荷的作用,需要考虑多种组合工况和载荷成分。文中应用SACS有限元软件针对某升级钻井能力的平台井架建立三维有限元模型,对其在各种载荷和工况下进行直接计算分析,提出有效且经济的加强方案,使其能满足提高钻井能力后的要求。     

深水半潜平台的环境载荷分析

通过对南海水域环境下的深水式半潜生产平台的自存和作业两种工况的风载荷、波浪载荷和海流载荷计算,得到该平台的环境载荷特点,从计算结果看,风载荷、流载荷和波浪载荷对平台的影响相近,因此,在确定系泊系统的设计时,这三个因素的影响都不可忽视。     

C型独立液舱的疲劳载荷及工况组合

对C型独立液舱的疲劳载荷及工况组合进行讨论,结合C型液舱的设计原理,给出了疲劳计算工况及组合因子,基于修订版IGC定义的三维加速度椭球法给出对应最大应力幅值的疲劳载荷计算方法,并介绍IACS推荐使用的载荷分布模型。对于C型独立液舱结构抗疲劳设计具有重要参考意义。     

张力腿平台总强度分析关键技术研究

张力腿平台总强度分析是确定在危险工况及环境载荷下平台的结构性能,对平台服役期寿命、安全运行至关重要。文中针对张力腿平台独有的特点,深入研究了张力腿平台总强度计算载荷及工况、张力筋腱的模拟和腐蚀余量,以及安全系数的选取等关键技术;采用有限元法对某深水张力腿平台波浪载荷与总强度进行计算,根据应力结果确立了该类平台总强度主控工况、载荷传递路径与关键结构,同时结合该类平台特点分析设计波的确定以及考虑张力筋腱刚度影响的边界条件设置方法。     

C型独立液舱疲劳载荷及工况组合研究

对C型独立液舱的疲劳载荷及工况组合进行了讨论，结合C型液舱的设计原理，给出了疲劳计算工况及组合因子，基于修订版IGC定义的三维加速度椭球法给出了对应最大应力幅值的疲劳载荷计算方法，并介绍了IACS推荐使用的载荷分布模型。对于C型独立液舱结构抗疲劳设计具有重要参考意义。     

半潜平台总体强度计算中的波浪工况研究

半潜平台总体强度分析中,全面考查对平台最不利的波浪工况对其安全性非常重要。根据规范和相关研究成果,同时结合对半潜平台结构特性的分析,得到一系列危险波浪载荷工况,采用设计波谱分析方法对目标平台进行水动力载荷预报和结构响应计算。结果表明目标平台的最危险控制工况是使平台产生横剖面最大水平扭转的斜浪工况,且该工况在规范推荐考察的工况之外,研究成果可为类似平台的总体强度分析提供参考。     

半潜式平台全寿命期极值载荷的确定

基于三维势流理论和Morison方程对一半潜平台生存工况下4种特征波浪载荷进行了预报,研究了平台湿表面网格尺寸与计算时间的关系,并考查了平台杆件对波浪载荷的影响.研究了不同海况资料对长期预报结果的影响,以及浪向和海况对波浪载荷长期极值分布的影响.通过短期结果、长期结果以及简化公式计算结果的对比,发现南海特征严重海况的短期最可能极值与长期预报中10-8超越概率下的结果相当,而简化公式结果在量级上与前两者保持一致.研究结果对平台结构在恶劣海况中的极值设计载荷的确定具有指导意义.     

轮压载荷下夹层板直升机平台结构响应特性

以直升机平台甲板为研究对象,基于数值仿真方法,考虑弹性工况和塑性工况,分别采用动态冲击、轮胎准静态压载、刚体准静态压载和均布压载4种处理方式模拟轮压载荷,分析夹层板上面板、夹芯层和下面板的响应特点,讨论载荷处理方式对轮压压力分布和结构响应的影响规律,并初步探讨4种载荷处理方式间的内在关系。研究结果表明:在轮压载荷作用下,板架产生高应力、高变形的局部结构响应,采用动态冲击、轮胎准静态压载和均布载荷3种处理方式均能较好地反映夹层板响应,这3种载荷处理方式之间存在联系,轮压载荷可通过等效处理达到一定程度的简化。     

自升式平台的结构强度计算

自升式平台在海洋石油开发中被广泛应用,为保障平台在各类海况中正常工作,其结构强度是安全评估的重要依据。以渤海海区的自然环境条件为设计背景,考虑风载荷、流载荷、冰载荷和波浪载荷等环境载荷,以及载荷沿横向、纵向和斜向作用时,对平台的结构强度进行有限元分析,计算平台桩腿和主体结构在不同工况下的应力与变形,表明平台主体和桩腿上最大应力发生在风冰载荷横向作用的工况;在横向外载荷的作用下,桩腿靠近泥面的部分和固桩室附近受到的应力大,应进行局部加强;平台主体部分局部载荷较大的甲板区域也应加强;纵向构件必须满足强度要求才能确保平台承载的最大应力。综合计算结果,为该平台结构的优化设计和安全评估提供参考。