介绍悬链计算新方法及港口单锚泊稳定分析

介绍一种悬链静力计算的新方法。它是利用直角坐标系,从悬链基本方法出发,推导并建立悬链几何、力学为特征的计算式,同时还给出自悬链和约束链链型的判别式。在锚泊过程中,锚驻力是决定锚泊稳定平衡的关键条件。文中例举了两种不同系泊力,计算悬链几何、力学诸参数,并说明锚泊稳定或不稳定的计算结果。     

基于弹性悬链线理论的斜坡式码头趸船系留设施受力计算方法

随着三峡枢纽的建成运行,重庆地区码头作业水文条件的改变以及船舶的大型化对斜坡式码头趸船系留设施提出了更高的要求。为确保港口安全生产,消除趸船现有系留设施存在的安全隐患,提出了一种考虑锚链和缆绳的弹性、悬链线的几何特征以及躺底段和贴岸段影响的多根不同方向锚链和缆绳共同作用的斜坡式码头趸船系留设施受力计算方法。结合工程实例,运用Matlab编程计算,计算结果符合经验规律,并与Optimoor软件计算结果吻合,验证了该方法的实用性和可靠性。     

锚链多体系统最优化求解方法及其对比分析

为了在不添加额外方程或判断条件的情况下，求解锚链多体系统悬链和卧链共存的状态，提出利用最优化原理描述静态锚链多体系统的状态方程，即最小势能方程，并与传统的悬链线方程和多体系统一般力学方程进行对比分析。结果表明，该方法不需要进行复杂的受力分析，形式简单且物理意义明确。数值计算结果与传统方法在计算悬链时是一致的，且可在统一的框架下计算悬链和卧链同时存在的状态。     

悬链浮筒式多点系泊锚链受力计算

悬链浮筒式多点系泊（MBM）是大型油船外海停泊时经常采用的一种离岸系泊方式,但国内尚无实际应用。针对MBM系统中的主要结构部件锚链进行受力分析,通过采用悬链线方程,对自由或约束状况下单条锚链和复合锚链的受力进行理论分析和计算,总结出一套锚链受力的系统分析方法,并对中东某MBM工程进行案例计算。结果表明,提出的理论公式和设计方法可为MBM的锚链设计提供借鉴。     

半潜式平台两种锚泊系统的静力分析与比较

针对目前半潜式平台常用的全索链和复合索链两种定位系统进行了静力计算和比较,重点推导了复合索链的计算公式,利用该公式可以计算带有任意多重块的复合链的状态参数.文中给出了复合链系泊下的半潜式平台的具体计算步骤,并将结果绘制成了图谱.     

半潜式平台两种锚泊系统的静力分析与比较

针对目前半潜式平台常用的全索链和复合索链两种定位系统进行了静力计算和比较，重点推导了复合索链的计算公式，利用该公式可以计算带有任意多重块的复合链的状态参数。文中给出了复合链系泊下的半潜式平台的具体计算步骤，并将结果绘制成了图谱。     

向量式有限元法在管土相互作用中的应用

向量式有限元法是基于向量式力学和数值计算的一种创新性的结构行为分析方法。文章采用三种弹簧模型模拟海床,将向量式有限元法用于钢悬链线立管触地段与海床土体相互作用研究中,编制相应Matlab求解程序,计算了端部施加一定位移下立管的位形和弯曲应力,并与他人基于有限差分法及ABAQUS的模拟结果进行对比,同时运用该方法分析了弹簧模型、土体刚度、土体吸力系数等参数对立管触地段变形和弯曲应力的影响。结果表明向量式有限元法在模拟静态端部位移加载下的管-土相互作用是准确和可行的,能够直接求解变形和内力,具有相对简洁性,此方法是对立管力学行为的模拟,符合实际运动变形过程。为模拟管-土相互作用提供了新方法,同时为进一步研究实际循环载荷下管-土相互作用奠定了基础。     

横向液货补给系统软管静力学分析

基于悬链线理论建立横向液货补给系统补给软管的力学模型,得到软管在补给作业过程中的线型函数式,采用数值计算方法对补给软管线型函数进行分析,得到补给软管的曲率半径变化曲线和张力分布曲线。同时,探讨补给软管曲率半径最小值和张力最大值的影响因素,得出的结论能够为补给装备的工业设计和实际补给操作提供一定的参考。     

深海悬链线输油立管涡激疲劳计算分析

钢质悬链线式立管的涡激疲劳损伤是影响其寿命的主要因素之一.文中将悬链线立管简化为忽略剪切力的索模型,对悬链线立管进行模态分析,考虑流体附加质量的影响,得到其在海水下的频率和振型.根据斯托劳哈尔关系和外部流速大小的范围确定潜在的激励模态范围,并通过计算潜在模态的能量确定主要激励模态.根据能量平衡,求出升力系数和阻尼系数,从而计算出立管各阶模态下的模态力和模态阻尼.再利用模态叠加法对悬链线立管进行动力响应分析.并以2 300 m Spar平台的悬链线输油立管为例,计算了其在北海某流速作用下的疲劳损伤,所得结论对工程应用有一定的借鉴意义.     

基于集中质量法的软体排受力和构型分析

首次将一种基于集中质量法的力学模型用于分析计算软体排沉排受力和构型。该力学模型解决了不均匀质量、可拉伸软体排排体的构型和拉力分布的分析计算问题,并能考虑实际河流环境中水流的作用力。实例计算结果的讨论以及与悬链线理论解进行对比可知基于集中质量法的力学模型更适用于实际河流环境下的软体排排体的受力分析。     

深水钢悬链立管弃管回收技术研究

阐述深水钢悬链立管安装中的弃管回收工艺,采用理论分析和数值分析相结合的方法,对深水钢悬链立管安装中的弃管回收进行分析.基于经典悬链线理论,编制钢悬链立管弃管回收分析软件SCRCOV,针对1500m水深和10 in SCR制定弃管回收方案,经商业软件ORCAFLEX验证,自编软件计算结果是准确的.     

风浪流作用下半潜平台水动力及其锚泊系统响应分析

针对某半潜平台主体和锚泊系统建立整体水动力模型,基于势流理论,在频域内计算平台在不同浪向下规则波中的水动力及其运动响应;在时域中计算张紧式系泊系统在风、浪、流联合作用下的非线性耦合运动响应,与悬链线系泊系统进行对比分析,结果表明,该半潜平台在高频范围内运动性能良好;深水环境中采用张紧式系泊要比悬链线系泊有优势。     

悬链线构件的有限元方法

悬链线构件在船舶与海洋工程中是广泛存在的一种结构,无论是船舶码头旁靠、锚泊定位中的系泊线,还是各种系泊结构物中各种深海悬链线结构(如深海柔性立管、深海锚泊系统、复合材料悬链线立管等)的系泊力响应,对整个结构物都显得非常重要。其中,由于悬链线构件具有很强的几何非线性,其受力分析的精度对其运动响应的分析尤为重要。根据悬链线构件静力分析,得到悬链线单元的柔度矩阵,从而进一步推导出悬链线单元的刚度矩阵和单元节点力向量,最后以商业有限元软件ABAQUS的用户自定义单元(UEL)为工具,开发出悬链线单元。结果显示:运用此单元得到的简单悬链线结构的数值解与解析解完全一致,同时也基本符合实验结果,为解决各种复杂悬链线构件问题的直接计算法提供了一种新的思路。     

护岸工程中浅水拖排受力分析与计算

针对低水位下岸滩裸露高程较高,从岸上牵引施工软体排时受力机理尚不明确的问题,采用分段的方法,将软体排与外部环境之间的接触状态分为贴合、悬空和缠绕3种。在此基础上,推导了贴合状态下静力学模型计算式、悬空状态下悬链线模型计算式和缠绕状态下弧面摩擦模型计算式。分析计算了牵引软体排的最大牵引力,得出计算软体排受力的计算方法。该计算方法可供类似工况下计算软体排受力时参考分析,用于牵引软体排以进行施工方案设计和设备选择。     

船舶悬链长度的计算方法

放出锚链的长度直接影响锚的抓力,而锚的抓力则决定了船舶在锚泊状态时的安全,因此船舶锚泊时锚链长度的确定至关重要.卧底锚链的长度计算很多文章中给出过计算方法,而悬链的计算方法却很少,文章给出了2种船舶在静水状态下锚泊时锚链悬垂部分长度的计算方法.一种是抛物线法,一种是悬链线法.利用这2种方法,可以估算在抛锚后实际抛出的锚链长度,并通过算例比较分析2种方法计算结果精度,得出一种精度比较高的计算船舶悬链长度的方法,为船舶抗灾工作人员、相关管理者、船员等提供参考.     

深海钢悬链立管管土相互作用研究进展

从试验和数值模拟两个方面总结评述了近年来钢悬链立管管土作用方面的研究成果。在试验方面,阐述了钢悬链立管管土作用的非线性行为及其对管道应力和弯矩的影响,其中海床吸力、海床刚度衰减和沟槽的形成增加了钢悬链立管管土作用的复杂性;在数值模拟方面,重点阐述了节点弹簧约束模型,将钢悬链立管看作一根置于一系列非线性弹簧上的梁,利用P-y曲线来表示海床刚度;同时对今后需要继续深化的研究进行了展望,为国内钢悬链立管管土相互作用研究提供了参考。     

深海平台复合单系泊缆形状和张力分析

以一工作水深为310 m的转塔式浮式生产存储系统为例研究了复合单系泊缆索静力特性的计算方法,用C++编写了基于悬链线方程式的深海平台系泊缆形状和张力的分析计算程序,计算并分析了复合单缆在无浮筒重物、只有浮筒、只有重物、既有浮筒又有重物四种情况下的形状和张力,为动力计算提供条件。本方法简单直观,并且完成一次计算所耗时间不到1 s,特别适合于需要多次迭代计算复杂系泊系统静力特性的等效水深截断系统优化设计。     

多浮筒悬链线系泊系统计算软件的开发及试验

构建多浮筒悬链线静力学模型,在此基础上进行系泊线姿态计算软件开发。应用均匀弦横向运动模型推导出悬链线方程,对多浮筒悬链线非线性方程组进行迭代计算,获得多浮筒悬链线系泊缆索姿态参数,并试验验证算法的正确性。研究表明:开发的多浮筒悬链线系泊系统计算软件在水平系泊力、系泊缆索参数、海底系锚泊位置、悬跨长度和浮筒规格一定时,能够准确输出系泊系统的真实形状,并准确判断浮筒在水中的位置,满足安装工程施工需求。研究结果可为多浮筒悬链线系泊系统动力分析提供参考。     

沿海船岸传送索力学模型与数值模拟研究

海上索道已成为两船或船岸之间传送大量货物的主要手段。采用悬链线方法对沿海船岸传送索道的力学模型进行了理论分析,探讨了牵拉力的大小与索道跨距及其挠度的关系,并结合有限元技术进行了数值模拟研究。结果表明,该计算模拟方法是合理可行的,为船岸索道的安全有效架设提供了设计依据。     

悬链线方程在FPSO锚系相关计算中的应用

基于悬链线方程的相关知识,对南海常见的由下部锚链和上部锚缆连接而成的FPSO锚泊系统,分别建立下部锚链和上部锚缆的数学模型并进行详细的分析.在两种已知条件下求解锚链和锚缆组成的悬链线方程,介绍了锚系姿态和张力的分析计算方法.最后对锚系悬链线方程求解方法在工程中的应用提出了建议.