导管架式海洋平台自适应预测逆控制研究

文章提出了一种新的基于动态刚度阵法的导管架式海洋平台模糊神经网络自适应预测逆控制模型。该模型是通过安放在海洋平台桩腿上的压力传感器实时采集海洋平台所受波浪力,然后应用动态刚度阵法快速而准确地计算出平台顶部的响应,再将此响应作为模糊神经网络预测逆控制器的输入信号,预测出下一时刻平台顶部的控制力来对海洋平台振动响应进行控制;同时,通过反馈的自适应预测逆控制器来减小扰动和前馈控制的误差。为了验证该模型的抗干扰能力,文中还对有随机风载荷扰动情况下的导管架式海洋平台主动控制进行了研究。最后的数值算例结果表明,文中所提出的导管架式海洋平台主动控制模型具有较强的抗干扰能力,能很好地解决控制系统中存在的时滞问题,可有效地控制导管架式海洋平台的振动响应。     

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

主要针对波浪载荷作用下导管架式海洋平台结构的疲劳可靠性进行研究.采用Airy线性波浪理论,将导管架结构离散成空间梁有限单元结构;在此基础上采用结构模态分析方法,编程计算了平台结构在随机波浪载荷作用下的位移、速度、加速度和应力随机响应及其概率统计量.导管架结构疲劳可靠性分析建立在频域响应的基础上,假设结构响应的应力范围服从Rayleigh分布,利用结构应力传递函数得到结构应力响应谱,然后利用Miner线性累积损伤准则推导出结构疲劳寿命的概率分布函数,并考虑结构疲劳强度影响系数的随机性,求得结构在随机应力谱下给定疲劳寿命时的疲劳可靠性指标.文中所建立方法可用于导管架式平台结构的疲劳安全评估.     

老龄导管架式海洋平台极限承载力分析

以埕岛油田某导管架式海洋平台为例,研究了服役中后期老龄海洋平台的极限承载力.首先,考虑服役中后期的老龄平台结构腐蚀损伤等情况,建立不同的有限元模型;进行了波浪力、冰力等荷载的计算;最后,考虑材料非线性和几何非线性,当载荷沿平台的不同方向作用时,计算平台桩顶的最大位移与横向载荷的关系曲线,根据位移与载荷曲线计算平台的极限承载力,利用强度储备系数分析了平台的安全强度储备.     

导管架式海上平台的建造

按我国海洋石油工程的进展预测,在一九八五年前后,造船工业将面临大量建造导管架式海上平台的任务。为此,我们对导管架式海上平台的建造技术进行了历时一年的调查研究。本文结合我国国情提出了该类平台建造的主要技术要求。一、概述导管架平台是一种海上固定平台,主要用于海上采油生产。这种平台一旦建立,就要在极其严峻的海洋环境中连续工作十五至三十年,维修保养受到许多限制。如果平台倒塌,将     

基于灰预测和粗神经网络的海洋平台逆控制研究

导管架式海洋平台在随机波浪等外载荷作用下极易产生有害振动,且其动力响应具有极强的非线性和时变性,采用被动控制方法和基于精确数学模型的主动控制方法控制海洋平台的有害振动很难达到理想的控制效果.为此文中将灰预测和粗神经网络相结合,提出了一种基于灰预测和粗神经网络的预测逆控制方法,并将其与动态刚度阵法相结合用于导管架式海洋平台的振动主动控制中.数值算例分析表明此种控制方法可有效地控制波浪和风载荷作用而引起的导管架式平台的有害振动,并能解决由于控制信号传输等原因引起的时滞问题.     

基于智能设计系统的海上导管架平台结构设计

为应对海上导管架式结构方案设计需求，文章开发了海洋导管架结构一体化智能设计系统的基本功能，并以一个海上导管架平台的方案设计为例，介绍了软件的应用流程和方案成果，可为近似的导管架需求作为参考，也可为后续同类软件设计提供参照。     

在役导管架平台动态可靠性研究

针对在役海洋平台结构进行可靠性分析,动态可靠性评估是最为有效的方法。包括结构的动力可靠性和时变可靠性评估。针对海洋导管架平台的复杂环境,首先考虑结构腐蚀和损伤等因素,计及载荷效应与抗力效应的影响,并结合时间离散法,计算平台的时变可靠度。通过计算结构的传递函数和响应谱,并依据首次超越理论进行动力可靠度的计算。文章研究的方法能够为海洋平台服役期间的安全状况评估提供理论依据并为平台结构的维修提供指导。     

基于层次分析和灰色聚类法的老龄导管架平台安全评估

为延长老龄导管架式海洋平台的使用寿命,对其进行安全评估具有重要意义.文章以渤海湾的一个老龄导管架平台为分析对象,建立了包含多重风险因素的安全评价指标体系,该体系包括三个层次:目标层,一级指标层,二级指标层.目标层包含3个一级指标:海洋环境,结构状态和人为因素.每个一级指标又分为3个二级指标.每个指标的权重通过层次分析法来计算以消除主观因素的影响.采用灰色聚类法定性和定量地评估导管架平台的失效风险.将风险评估标准分为5个等级,确定对应5个灰类的白化权函数.每个二级指标的灰色权向量由表上作业法计算得到.通过逐级计算,目标层的灰色评价值最终由灰色评价权向量单值化计算,灰色等级通过极大值原理确定.评价结果显示该老龄导管架平台失效风险等级是中等的.文中提出的安全评估方法是合理可行的.     

基于模态曲率法的海洋平台结构损伤识别与定位研究

针对海洋平台结构特点,将海洋平台结构分为若干子结构,基于模态曲率法结合模态应变发展了一种适用于海洋平台结构的损伤识别与定位方法.为了验证该方法的可行性和有效性,以一典型导管架平台为数值算例,建立有限元损伤模型,分别进行了单构件损伤及多构件损伤时的识别效果研究.数值计算结果表明将模态曲率法和应变模态相结合进行海洋平台的损伤识别与定位是切实可行的.     

波浪荷载作用下海洋平台半主动控制试验研究

为研究半主动控制方法对波浪荷载引起海洋平台振动控制的效果及特点,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为半主动控制实现装置,优化设计半主动控制系统.在此基础上进行了规则波和不规则波2种工况下波浪水池模型试验,对平台在波浪荷载作用下的减振效果进行了研究.试验结果表明:磁流变阻尼器半主动控制系统能够对平台结构的振动进行有效地控制,且控制效果较稳定.     

多浮体海上平台水动力响应分析

多浮体海上平台是一个典型的刚柔流耦合多振子系统,本文利用水动力软件AQWA,建立平台的数值仿真计算模型,然后对该平台进行水动力分析.结果表明,浮体响应幅值随连接件刚度变化会出现较大振荡区间现象;在低频和高频阶区域,平台附加阻尼相对较小;在高频区域内,平台幅值响应很小,稳定性良好.本文研究可以为大型海上浮体结构设计提供指导意义.     

高桩码头结构地震响应分析

为了研究强震区高桩码头结构在地震动作用下结构的安全性,采用快速拉格朗日时域有限差分法进行地震时程分析,并利用FLAC3D软件进行某高桩码头数值模拟。结果表明:双向地震动作用下,码头结构产生的水平、竖直残余位移较小;平台纵梁正应力及横梁正应力幅值波动较大,但均在材料的允许强度范围之内;桩体轴力幅值变化较大,但均小于其承载力。从码头结构刚度、强度角度分析,码头结构安全可靠。     

多浮体海上平台水动力响应分析

多浮体海上平台是一个典型的刚柔流耦合多振子系统,本文利用水动力软件AQWA,建立平台的数值仿真计算模型,然后对该平台进行水动力分析。结果表明,浮体响应幅值随连接件刚度变化会出现较大振荡区间现象;在低频和高频阶区域,平台附加阻尼相对较小;在高频区域内,平台幅值响应很小,稳定性良好。本文研究可以为大型海上浮体结构设计提供指导意义。     

半潜式平台耦合动力响应分析

由于海洋这一特殊的环境,半潜式平台在海上会受到风、浪、流的联合作用,使得半潜式平台产生六自由度方向的运动,影响平台的作业,因此,进行平台运动响应预报及系泊线强度校核就显得尤为重要。本文选择在1 000 m水深的情况下,分别在时域和频域条件下对半潜式平台运动响应进行数值模拟,预报在频域和时域条件下半潜式平台运动响应,并对比分析在时域条件下不同风、浪、流组合工况下平台升沉运动幅值,计算设计的平台系泊线拉力,并进行强度校核。     

正交各向异性圆柱壳的稳态动力响应分析

分析了正交各向异性圆柱壳在静水压力作用下受到径向简谐力作用时的稳态动力响应,并且讨论了结构尺寸变化以及材料特性对响应量的影响.并指出存在着共振峰值和固有频率有微小偏移的现象,文中还给出了冲击面内和面外特征量的响应.     

卸载浮标系统运动响应分析*

深水卸载浮标系统具有相对较小的排水量和惯性,其系泊缆索的质量、阻尼和刚度会对卸载浮标系统产生非常大的影响,因而对浮标和其系泊系统进行准确的耦合动力响应分析十分重要.应用边界元方法计算浮标的水动力,通过快速傅立叶变换,将频域计算结果变换到时域;基于全量的拉格朗日表述和两节点的等参索单元,应用几何非线性有限元方法和Newmark方法计算了系泊缆索张力;最后应用四阶龙哥库塔法计算浮标及其系泊缆索的时域耦合运动方程,得到浮标运动响应和缆索张力.     

半潜式平台耦合动力响应分析

由于海洋这一特殊的环境,半潜式平台在海上会受到风、浪、流的联合作用,使得半潜式平台产生六自由度方向的运动,影响平台的作业,因此,进行平台运动响应预报及系泊线强度校核就显得尤为重要。本文选择在1000 m水深的情况下,分别在时域和频域条件下对半潜式平台运动响应进行数值模拟,预报在频域和时域条件下半潜式平台运动响应,并对比分析在时域条件下不同风、浪、流组合工况下平台升沉运动幅值,计算设计的平台系泊线拉力,并进行强度校核。     

Spar风机非稳态动力响应分析

文章采用多体动力学仿真器FAST,研究5MW OC3 Hywind Spar浮式风机平台非稳态动力响应,计算工况为JONSWAP海浪谱,有义波高6.8 m,谱峰周期10.2 s,流速0.642 m/s,波浪、流和风方向均为0°。研究结果表明在气动载荷影响下,风机运行相比于风机停机时,浮式平台垂荡运动幅值减小,而平台纵荡和纵摇的运动幅度增加到2.1和1.5倍,其他自由度的运动幅度增加到1.2～1.8倍,平台系泊张力响应幅度最大增加到4倍。此外发现相对于风机正常运行情况,风机启动过程中平台的纵荡运动幅值增加19.3%,引起平台大幅度漂移运动,导缆孔张力增加10%。气动载荷主要影响平台6个自由度运动的最值和均值,而对平台系泊张力主要影响其标准差,建议研究浮式风机基础的运动响应及系泊张力应考虑风机运行的气动载荷。     

高速型船舶振动响应计算分析

高速船航速高、刚度小、激振力大且频率高,在设计过程中振动是一个非常突出的问题。本文采用有限元模态分析方法对高速船振动敏感位置进行固有频率与振动响应的计算,提出适用于高速船振动强度的计算方法,对高速船的设计与建造具有指导意义。     

TLP平台系泊运动响应敏感性分析

水平偏移是TLP平台系泊系统运动响应分析的重要内容之一。在上部组块及海洋设计条件不变的前提下，给出影响TLP平台偏移运动性能的敏感性因素,并制定10种分析方案；采用频域三维势流理论进行水动力分析，并进行在位生存状态下频域系泊耦合运动分析；总偏移由静态偏移及动态偏移构成，各个敏感性因素对水平偏移影响为：船型因素对水平总偏移是由多种因素构成；增加预张力可减少水平偏移；NPD风谱计算偏移量大于API风谱；采用JONSWAP与 PM波浪谱偏移结果相同；张力筋键材质对偏移影响不大；本研究为设计研究TLP提供参考。