海洋平台结构振动超标分析方法研究

针对某海洋平台甲板结构振动超标的问题,依次选取甲板板格、加筋板单元以及甲板板架为分析对象,研究了求解平台甲板板格、加筋板单元振动固有频率的解析方法以及板架结构振动固有频率的数值预报方法,对振动超标区的甲板结构振动固有频率进行了计算研究,并与试验结果对比。研究结果表明,平台甲板结构出现振动超标的主要原因是板架结构中加筋板单元的振动固有频率与激励频率重合引起的结构局部共振。所得计算方法和流程可应用于类似工程结构的振动预报和设计,具有一定的工程意义和研究价值。     

海上测风塔结构冰振响应分析

为明确海冰作用下高耸结构的冰振响应问题,以渤海冰区海域某海上测风塔为例,对比测风塔与渤海导管架平台的动力特性,确立测风塔的冰载荷模型。基于ANSYS软件对测风塔结构在不同冰况下的抗冰性能进行分析,结果表明,冰激稳态振动下,结构的动力放大系数可达6.7;极端工况下,结构上部的振动加速度响应可达2.64g,远大于结构的抗震设防烈度(0.2g)。冰激稳态振动发生时,工作甲板法兰连接处振动加速度显著并且持续时间较长,可能造成法兰松动。该测风塔结构对抗冰性能考虑不足,应采取适当措施避免冰激稳态振动的发生。     

泥浆泵舱顶部甲板的减振研究

以某平台泥浆泵舱顶部甲板为研究对象,利用数值计算与振动测试相结合的方法对其减振方案进行研究。设置2种泥浆泵运行工况,利用振动分析仪测量甲板上表面4个高振动测点的振动速度。利用有限元方法建立顶部甲板模型,通过模态分析和谐响应分析得到顶部甲板的前5阶固有频率和各测点振动速度-转速曲线。振动响应数值计算结果与测试结果吻合,验证数值模型具有一定的可靠性。分析发现顶部甲板的固有频率远离激励频率,结构振动属于强迫振动,这主要是泥浆泵输出管系的管托固定在刚度较弱的顶部甲板纵骨上引起的。甲板振动速度不符合规范的要求,因此提出2种增加刚度的减振措施。通过谐响应分析重新计算测点的振动速度响应,结果满足规范的要求。     

泥浆泵舱顶部甲板减振研究

以某平台泥浆泵舱顶部甲板为研究对象，利用数值计算和振动测试结合的方法对其减振方案进行研究。设置两种泥浆泵运行工况，利用振动分析仪测量甲板上表面8个高振动测点的振动速度。利用有限元方法建立顶部甲板模型，通过模态分析和谐响应分析得到顶部甲板的前五阶固有频率和各测点振动速度-转速曲线。振动响应数值计算结果和测试结果吻合，验证数值模型可靠性。分析发现顶部甲板固有频率远离激励频率，结构振动属于强迫振动，主要由泥浆泵输出管系的管托固定在刚度较弱的顶部甲板纵骨引起。甲板振动速度不符合规范要求，因此提出两种增加刚度的减振措施。通过谐响应分析重新计算测点的振动速度响应，结果满足规范要求。研究结果为船体局部结构设计和减振设计提供参考。     

海洋导管架平台抗冰振措施探讨

冰荷载对海洋结构物的威胁除了高荷载值外,更在于它显著的动力效应.冰激振动已引起多起灾难性的海工结构破坏事故.本文针对渤海海冰条件和结构条件,提出了一种简易的海洋平台抗冰振措施,即在平台导管架桩腿上设置弹性橡胶减振护层,用于改变冰载荷的动力特性.计算中将橡胶减振护层假设为附加在主体结构上的"弹簧-阻尼"子系统,子系统的刚度通过实体模型经ANSYS程序计算后得到.冰力曲线取概化后的锯齿状冰力时程曲线,以此冰力时程曲线用ANSYS程序对JZ20-2平台进行动力分析,得到设置橡胶减振护层前、后平台上层甲板不同的振动参数.经比较,得出设置橡胶减振护层后的减振效果,证明此法是一种简易、可行、经济的减振措施.     

球鼻首结构与刚体和冰载荷的碰撞机理研究

球鼻首耐撞性是船体结构意外极限状态设计和安全评估的重要内容,为了在相应的意外事件中结合相关准则评估结构吸能能力,结构耐撞性特征进行分析应当被充分考虑。本文基于非线性有限元法,对典型球鼻首结构与刚体和冰载荷的碰撞机理进行研究。结果表明,船首与刚体碰撞时,除与刚体接触的区域损伤失效外,甲板也产生了塑性变形,其挠度约为型宽的5.3%。无论与刚体还是冰载荷碰撞时,球鼻首外板的应力-时间曲线和内能-时间曲线都呈现出高度非线性,其振动周期约为4 ms。船首与冰载荷碰撞时,各构件的吸能大小顺序依次为主船体外板、球鼻首外板、甲板、纵向加强筋和横向加强筋。可见,在球鼻首耐撞性设计和预报中,球鼻首的振动、甲板的变形应被充分考虑,纵向加强筋的数目应被适当增加。     

泥浆泵舱甲板振动测试与控制

针对某自升式平台泥浆泵舱顶部甲板的局部振动问题,采用振动测试和和理论分析相结合方式分析振动原因,利用振动分析仪测试测点振动速度响应,通过速度响应曲线发现振动在整个激励频率范围内始终存在,并且速度响应随激励频率增加而增加,属于受迫振动,且不满足规范要求。分析发现泥浆泵振动通过管道传递至连接在刚度较弱的纵骨上的管托,从而引起甲板的振动,提出采用将连接在纵骨上的管托延长至强横梁上的改进方案,显著降低甲板振动,符合规范要求。     

具有内部甲板的环肋柱壳振动和声学试验分析

对具有内部甲板的环肋柱壳模型进行振动和声辐射试验。先将测量的壳体固有频率和振型与有限元计算值做对比,然后将测量的辐射声压值与理论计算值进行对比,证明了实验的正确性和准确性。结果表明,具有内部平台甲板的模型的振型更加丰富,并且甲板的有无使得模型的固有频率和振型差别都较大,增加内部甲板后激励壳体产生的辐射声压值比激励甲板的要大。     

我国海上导管架平台抗冰锥体的设计实践

冰激振动是渤海重冰区导管架平台的主要危害.渤海重冰区导管架平台在腿柱上安装了抗冰锥体,基本解决了平台冰激振动问题.主要阐述了抗冰锥体的基本抗冰原理和设计方法,分析了渤海典型导管架平台抗冰锥体的设计实践,对渤海重冰区导管架平台和抗冰锥体的设计提出了建议.     

导管架平台火炬臂冰激振动响应数值分析

针对渤海某浅水重冰区导管架平台火炬臂的冰激振动问题,提出了一种基于有限元的时域分析方法。该方法根据导管架平台火炬臂的结构特征,对导管架平台与火炬臂这一主从动力系统中的主结构和子结构分别进行瞬态动力分析,从而实现对火炬臂冰激振动响应的准确评估。计算结果表明:火炬臂的动力响应与平台整体结构的动力响应之间有着明显的"继承"关系,并具有显著的动力放大特征,可为渤海浅水重冰区平台设计提供参考和借鉴。     

3500 m~3/h绞吸挖泥船甲板机舱振动分析与优化

针对3 500 m~3/h绞吸式挖泥船的甲板机舱异常振动问题,建立机舱结构有限元模型,进行振动模态分析,发现甲板下支柱与柴油机工作频率耦合引起的共振是导致甲板机舱异常振动的主要原因,进行甲板机舱结构和立柱位置的优化,检测表明,优化后的结构有效避开了共振频率,振动速度峰值和加速度大幅下降,优化效果良好。     

在役海洋平台新增大型动设备引起的振动分析

针对在役海洋平台因新增动设备引起的振动问题，梳理了设备激励下的平台结构振动分析流程和评价准则。以某在役平台及其新增橇装透平发电机组为例，应用SACS和ANSYS软件建立数值仿真模型，进行结构模态和动响应分析，计算和评估橇装设备与平台结构的频率裕度，以及甲板在设备激励下的局部振动响应。结果表明：平台的结构频率储备和局部振动响应值分别满足ISO标准和CCS指南的要求。评估方法可为在役平台新增橇装动设备提供技术支持。     

基于Halbach阵列作动器的柴油机低频振动传递控制

柴油机是舰艇三大噪声源中机械噪声的主要贡献者,控制柴油机传往甲板或壳体的振动意义重大。该文基于Halbach阵列研制的新型作动器用于控制柴油机的低频振动传递。首先基于MATLAB平台利用实测数据对LMS算法中的滤波器系数和步长进行优化选择,然后通过实验验证了该作动器和所设计控制器的有效性。结果表明使用低频线谱自适应控制策略以后,基座和甲板振动在控制作用频率上均得到抑制,取得7dB左右的控制效果。     

冰激自升式钻井平台的动力响应分析

由于冰荷载研究的限制,冰区自升式钻井平台尚未形成基于动冰力响应分析的结构设计。为了合理地开展自升式平台结构的抗冰概念设计与安全评价研究,冰荷载下自升式钻井平台的动力响应分析是十分必要的。该文首先分析该类柔性结构在动冰荷载下的动力特性;其次,结合开展的自升式平台冰荷载模型实验研究,明确带齿条桩腿的自升式平台冰荷载作用形式;最后,对渤海某自升式钻井平台在典型冰况下进行冰振动力响应分析。文中的研究对冰区自升式钻井平台抗冰设计及冰振安全评估提供了合理的参考。     

冰区航行船舶轴系时域瞬态扭振计算及软件开发

对在冰区航行船舶柴油机推进轴系运行过程中螺旋桨与冰块相互作用特点及各阶段螺旋桨冰载荷激励力矩时域特性进行研究。采用集总参数法建立扭转振动当量模型,运用Newmark-β法对基于冰载荷作用下某船舶推进轴系进行时域瞬态扭转振动理论计算与分析。基于VB.NET软件开发平台与MATLAB软件进行混合编程,开发了通用的冰区航行船舶推进轴系时域瞬态振动计算与分析的工程应用软件,并与国外软件计算报告进行对比分析,对软件的正确性进行了验证。这项研究对船舶推进轴系在极地/冰区海域的安全性运行提供了理论指导。     

基于LabVIEW的船舶舱室甲板虚拟振动测量系统设计

针对船舶舱室甲板的结构振动特点，结合有关船舶舱室的甲板结构振动标准文件，运用于虚拟仪器环境软件LabVIEW系统，开发针对船舶舱室的甲板结构振动虚拟测量分析及评价系统.通过对实船舱室甲板的振动测试．对比分析该系统结果与传统模拟振动测试分析仪VA-10的测试结果，认为该虚拟测试系统具有较好的可靠性和较高的精度，能较好满足工程测试的需要。在此系统基础上可以扩展进行船舶结构的运行模态分析功能的搭建，成为航行振动评价及有害振动诊断的工具。     

基于自适应进化策略的舰船甲板结构动力优化

舰船甲板结构是船体主要组成部分,它的动力性能影响到人员的舒适及船体安全,如果甲板振动过大,不仅会影响舒适性,甚至会导致甲板结构发生破坏,直接威胁船舶安全性.在舰船航行过程中,引起甲板振动的振源主要来自于螺旋桨和主机激励.本文基于自适应进化策略算法,考虑结构设计变量均为符合工程实际的离散变量,建立了适合对舰船甲板结构进行动力优化的方法,并针对某实船甲板出现有害振动问题,结合实船测量数据,对甲板动力特性进行了优化,得到减振结构修改措施.结果表明本文优化对于提高舰船的舒适性乃至安全性,有一定的实际意义和应用前景.     

32 500/34 300 DWT散货船舱室甲板结构振动性能预报及振动控制

本文以32500／34300DWT散货船为对象，采用三维有限元模型化处理进行了舱室甲板结构振动的性能研究，提出了计算模型的建立方法，并对其典型甲板进行了模态分析。通过激励分析和振动模态的比较，对结构进行改进以使其满足振动要求。叙述了目前工程上船舶舱室甲板结构设计振动控制的方法，为以后在减振措施研究方面，取得了有益的经验。     

锦州9-3油田两平台间栈桥冰激振动分析

考虑到平台间的栈桥与平台整体结构的固有动力特性完全不同,针对锦州9-3油田WHPC与WHPE海洋平台之间的栈桥及其附属管线,进行冰激振动响应分析计算。结果表明,栈桥钢结构和管线系统的响应变化规律与平台甲板存在一定差异,主要原因为多重"子结构"与"主结构"的匹配关系。     

超大型半潜船甲板室局部振动设计研究

文章采用三维有限元分析技术对某半潜船甲板室局部振动情况进行模态分析预报,并结合本船主要相关激励源频率错开要求与半潜船型自身的结构布置特点,对甲板室结构进行设计研究,降低了本船甲板室局部振动风险。文章为类似船型甲板室结构动力学设计提供了基本流程与设计方法。