300ft自升式平台极限工况强度评估

为了评估自升式平台极限工 况下的强度问题,采用有限元分析方法,基于ABS自升式平台结构规范,考虑平台工作载荷、风浪流等环境载荷、P-△效应等,应用谱分析方法确定设计波、设计载荷及设计工况,对平台的桩腿及主体结构进行了强度评估.通过对300 ft自升式平台的有限元分析计算表明:平台整体均满足屈服强度要求,高应力发生在桩腿与平台主体连接处;平台满足整体屈曲稳定性要求,独立构件的局部屈曲发生在桩腿与平台主体连接处.由此,连接部位是平台设计、强度评估需重点关注的.     

自升式起重平台站立工况总体特性研究

采用有限元计算方法针对起吊能力800t的自升式起重平台站立状态在设计环境载荷作用下的桩腿强度、桩靴支反力、锁紧装置承载力、抗倾稳性及风、浪、流载荷影响因子等内容进行了分析研究,结果表明环境载荷作用方向90°时,桩腿UC值(实际应力与许用应力之比值)最大,对平台桩腿结构最为不利;风、浪载荷对桩腿UC值影响颇大,正确计算风、波浪载荷对平台结构安全评估有重要意义。     

自升式平台桩腿的局部开孔分析

某自升式平台为安装冲桩管线需要在桩腿上开孔,因开孔位置无法避开桩腿高应力区,故需对开孔部位进行局部强度和屈曲分析.本文应用MSC/NASTRAN和ABAQUS有限元分析软件,对单根桩腿建立了详细的有限元模型,除圆柱形桩腿的外壳以外,还包括了内部纵桁、水平撑杆、桩靴细部结构以及开孔周围的加强结构等.边界条件的选取主要是基于平台整体分析得到的结果,考虑到平台主体和桩腿之间的约束变形情况,进行了适当的简化模拟.载荷考虑了自重、静水压力以及作业和自存工况下的风、浪、流载荷.为校核桩腿在整个服役期内是否满足要求,本文所建模型扣除了3mm的腐蚀余量.分析结果表明:桩腿开孔周围结构虽处于较高的应力水平,但仍在许用应力范围之内,并且桩腿的屈曲强度满足要求.     

自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处的简化疲劳分析

研究了自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处结构的简化疲劳分析方法。首先建立平台整体水动力模型,计算得到基于一定概率下的波浪载荷。然后建立部分圆柱桩腿和整个桩靴的有限元模型,依据该概率下的波浪载荷计算得到桩腿与桩靴连接结构的最大热点应力范围。最后根据简化方法公式计算了此处结构在该概率下对应的许用应力范围并进行校核。该方法可为同类型结构的简化疲劳评估提供重要的参考意义。     

自升式平台的局部结构应力分析

利用有限元法对自升式海洋平台纵舱壁和横舱壁上开孔前后的应力进行计算,分析开孔形状及开孔处采用不同的加强方式对局部结构应力的影响,计算得到开孔不同形状及不同加强方式时结构的应力。在平台主体舱壁上开圆角矩形时应力较小,在开孔上增加面板可以显著降低孔边缘的应力。平台桩腿开孔时应力集中系数急剧增加,桩腿载荷不同对桩腿受力有很大影响。     

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。     

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。     

波流耦合力对海洋平台桩腿楔块的影响

由于受到各种海洋环境的考验,对于海洋平台结构楔块强度有严格的要求。目前海洋平台楔块面临损耗过快、寿命低下的缺陷,需要频繁更换。为了保证海洋平台的更加合理安全运作,对于目前自升式海洋平台的平台桩腿楔块需进行改进。考虑到波流耦合力对于海洋平台桩腿以及楔块的影响,通过研究自升式海洋平台受到的各种外载荷,从而能够为海洋平台楔块性能得以改善奠定基础。本文通过有限元法建立海洋平台楔块处桩腿及相连平台的模型,施加波浪力、风力等外部载荷,模拟在波流耦合力的作用下,桩腿以及楔块的受力情形,通过计算得到楔块处桩腿的局部应力分布,分析波流耦合力对于桩腿楔块局部强度的影响。通过对楔块结构受力、破坏形式的研究,为后续楔块结构性能的改进打下坚实的基础。     

深水半潜式平台大型生活区结构强度研究

结构安全是保证深水半潜式钻井平台在恶劣海况、复杂载荷作用下正常作业的基本前提,而大型生活区往往因参与平台总强度而发生结构损伤,开展对生活区危险区域结构强度和位置布置研究是半潜式平台安全作业运营的重要保障。采用随机性设计波方法确定波浪参数,开展含生活区的半潜式平台结构响应计算和变形分析,总结主导生活区高应力区域的典型波浪载荷工况。通过横向和纵向布置位置对比分析,总结生活区参与平台总强度的规律。结果显示,主导生活区结构强度的典型波浪载荷工况为中纵剖面扭矩和中纵剖面剪力工况;当生活楼前侧围壁与平台首部侧围壁齐平时,参与平台总强度程度较大;生活楼长度增加会增大其参与平台总强度程度;生活楼的长度应避免与平台立柱内侧板的间距相当;分析结果可为半潜式平台生活区设计提供技术支持。     

打桩船桩架载荷的模拟与结构加固

为计算某打桩船的桩架在各种载荷工况下的强度以及可能的加固方案,依据相应的船检规范,根据桩架设计图中给出的结构参数,利用ANSYS软件建立了整个桩架的有限元分析模型。由桩架运行工况条件,计算得出桩架各部位的应力分布以及最大应力发生的部位,并对需要加强的部位进行了加固方案的计算。在此基础上,进一步对主桩架结构包括支柱、顶架平台、支座等进行了强度校核验算,并对桩架的运行安全提出了建议。     

基于ANSYS的自升式海洋平台桩腿风暴自存工况动态响应研究

桩腿是支撑海洋钻井平台的关键构件之一,它的设计优劣直接关系到整个钻井平台的使用寿命。本课题主要对桁架式桩腿进行强度分析,在已经具有JU200自升式钻井平台的相关技术参数下,查阅相关资料,并基于Airy波和Stokes波理论确定了在风暴自存下的自升式海洋平台桩腿的风浪载荷的耦合载荷。根据桩腿的工况进行环境载荷的计算,确定和简化有限元模型的不同的边界条件,使用了ANSYS有限元分析软件及其参数化设计语言APDL对桩腿进行仿真。探讨研究自升式海洋平台桩腿工作环境载荷模拟的有效性与适用性以及自升式海洋平台桩腿结构响应模型的有效性,这对于安全评估、设计桁架式桩腿提供了一个有效的方法和工具。     

面向腐蚀环境的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

以某公司300ft自升式海洋平台桩腿为研究对象,根据平台桩腿的工作环境的波高和波浪周期对其疲劳环境工况进行划分,采用Airy波理论和PM双参数谱计算平台桩腿不同工况下所受的波浪力谱,通过ANSYS有限元软件对平台进行三维建模,分析其在波浪力下的应力响应。建立桩腿在环境载荷下的可靠性模型,同时针对当前研究中的不足,考虑到腐蚀对于桩腿可靠性的影响,提出并建立在环境载荷与腐蚀耦合作用下的桩腿时变可靠性模型,根据应力响应分析结果,分析桩腿腐蚀最严重区域构件的时变可靠性变化规律,对比两种模型下的桩腿结构可靠性,确定腐蚀因素对桩腿时变可靠性的影响。根据可靠性分析结果,结合自升式海洋平台桩腿的工作环境和服役周期,为平台桩腿的维护与保养提供一定参考。     

基于PATRAN环境的自升式平台强度评估程序开发

通过PCL和Fortran语言开发了基于PATRAN的自升式平台强度评估程序MYWORK(Mobility Workbench)。以桁架式桩腿自升式平台为例,基于ABS自升式平台结构规范,通过对平台工作载荷、风浪流等环境载荷、P-Δ效应等的自动加载及对平台桩腿、主体结构的自动强度评估,简要介绍了MYWORK的主要功能模块、分析操作流程及MYWORK的应用。通过MYWORK的载荷预报模块及直接计算模块对某300英尺自升式平台进行了结构强度评估,评估过程及评估结果验证了MYWORK的高效性、可靠性。     

自升式起重平台站立状态结构强度

对1 000t自升式起重平台主船体站立状态结构强度进行有限元计算分析,得到船体各部分详细的应力分布特点。计算结果表明,对于自升式起重平台站立状态平台结构强度主要考虑工作和预压载2种工况。工作工况应力主要集中在主吊机附近,且对应力影响较大的载荷为船体自重及吊机弯矩;预压载工况4个桩井区域船体和舱壁应力均较大,以剪应力为主,应力大小与预压反力大小成线性关系。     

考虑船体与桩腿间隙的自升式平台桩腿疲劳寿命评估

以作业水深为76.2m的自升式平台为例,研究桁架式老龄自升式平台桩腿疲劳寿命的评估方法.考虑桩腿和船体之间间隙非线性接触建立整体有限元模型,针对桁架式桩腿弦杆截面为非圆柱截面的特点,提出了其水动力计算和结构应力计算的有效方法.采用有限元方法计算各疲劳子工况下的动力响应,确定应力传递函数及相应的应力谱,预报平台桩腿的疲劳寿命.     

超大型风电安装船风暴自存状态下桩腿动力响应分析计算

桩腿支撑风机安装船舶(平台)的重量及风浪流等环境载荷,且桩腿部分在风浪流联合作用下,其结构动力学响应关系到平台的安全性,需要考虑风暴自存下桩腿动力响应以评价设计平台的安全性。利用Newmark法结合有限元分析方法对平台所处的最极端的状态-风暴自存状态下桩腿非线性变系数微分动力响应问题进行计算求解,并得出分析计算结果。作用方向为迎浪(180°)与横浪(90°)情况下桩腿发生最大位移的节点x方向和y方向位移响应曲线计算分析结果表明,在最危险工况的组合且计算值偏保守情况下,位移响应值在合理的范围内,设计符合刚度要求。     

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。     

深水自升式钻井平台动静响应分析及疲劳寿命预测

以某桁架式深水自升式钻井平台为研究对象,基于Ansys软件研究平台在波、浪、流耦合作用下的静动力响应及疲劳寿命。考虑风暴自存与正常工作2种典型工况,结合载荷最不利组合对平台船体和桩腿进行强度校核。重点研究平台在随机波浪力作用下的瞬态动力响应和随机振动响应,得到平台受力与变形等响应结果,并基于随机振动响应结果对平台进行随机疲劳寿命预测。结果表明,平台具有良好的抗风浪能力,结构强度与疲劳寿命均满足规范要求,结构最大应力发生在船体与桩腿连接处,为231 MPa;工作寿命超过50年。本文研究方法及分析过程可为不同类型自升式钻井平台的强度校核与寿命预测提供技术参考。     

固定平台桩腿强度分析

浅海采油主要借助于海洋固定平台,平台强度直接关系着操作人员的生命安全。平台的倾覆或倒塌均可能导致生命丧失和海洋环境的污染,给国家经济和海洋环境带来不利的影响。桩腿是承受海洋平台重量和外部载荷的重要支撑部分,桩腿强度是否满足规范要求对平台的安全有着重要的现实意义。以埕岛油田某中心平台为例,对风、浪、流、冰载等载荷进行组合分析,计算分析和比较灌浆桩腿和非灌浆桩腿强度对平台安全的影响。     

地质调查船月池结构局部强度评估及优化

采用直接计算法对地质调查船的月池结构强度进行评估。对调查船全船建立有限元模型,并对月池结构进行细化;考虑月池区域局部载荷最大的工况,利用频域内的三维势流理论和设计波法计算地质调查船在各工况下的波浪载荷,同时考虑各工况下月池结构处井架支脚的支反力,进而计算月池结构在不同工况下的应力响应。参考散货船结构强度直接计算分析指南对月池结构强度进行评估,对不满足许用应力标准的结构给出了优化方案并进行了进一步的校核。结果表明,三维势流理论和设计波法为带有月池结构的船舶波浪载荷的计算提供了有效的技术手段,采用直接计算法所得到的评估结果可为该类船舶的设计开发提供参考。