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。     

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。     

自升式钻井平台环境载荷及结构强度

对自升式钻井平台的环境载荷和结构强度进行了介绍。给出了环境载荷的主要组成部分及计算方法,对水动力载荷所引起的动态放大效应和由于平台水平位移而产生的P-DELTA效应加以了说明。针对拖航状态下桩腿承受很大的动力作用,还论述了油田拖航和远洋拖航状态下桩腿强度的计算方法,最后以谱分析方法为例,给出了结构疲劳强度分析的一般步骤。     

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。     

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。     

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。     

自升式平台"踩脚印"土池试验

基于一套三桩腿自升式平台"踩脚印"试验系统,通过设置典型工况条件,测量平台桩腿上的弯矩、水平力和平台整体的倾斜角度,研究偏心距、脚印尺寸和单、双坑因素的影响规律.结果 表明,桩靴周围土体不对称是引起踩坑桩腿底部弯矩的主要原因;桩腿上的最大载荷和平台整体的倾斜角度随着偏心距的增大而减小,随着脚印尺寸的增大而增大;非踩坑桩腿顶部是整个平台受力最大、最易损坏的位置,对深刻认识"踩脚印"问题和指导实际作业具有重要意义.     

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.     

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。     

航行工况下自升式风车安装船强度直接计算研究

自升自航式风车安装船为海洋工程专业特种船舶,在风机运输,安装中有很高的实际利用价值。采用直接计算法,对航行工况下自升自航式风电安装船的总强度进行评估。建立了船体和桩腿的有限元建模,基于三维势流理论对波浪垂直弯矩进行长期预报,得到风车安装船在典型装载工况下的设计波参数,将船舶在设计波中的重力、静水压力、水动压力、惯性力等施加到模型上进行直接强度分析,对航行工况下船体和桩腿的强度进行了校核。本文的计算方法及结果可为自升自航式风车安装船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,并且对同类工程船的设计开发具有指导意义。     

自升式平台板壳式桩腿设计

桩腿是自升式平台的关键部件,其设计强度不仅决定着平台的作业能力和相应环境条件的选取,而且是平台升降系统选型及其主要性能参数确定的重要依据。结合近年来海上风能开发的热点,以目前市场上主流的自升式风电安装平台为研究对象,结合其作业和功能特点,综合平台载荷工况的特征和强度要求,对桩腿截面型式的选取、内部环筋加强结构和桩腿桩靴连接区域结构的设计及插销孔的强度分析等关键技术进行深入研究。得到适用于柱型桩腿设计和强度分析的工程化方法,为此类结构设计提供参考。     

拖航状态的自升式平台桩腿强度分析

为实现拖航状态的自升式平台桩腿强度分析,借助DNV系列软件包,以频率响应分析的方法对自升式海洋平台拖航状态时的横摇和纵摇固有周期进行了计算;以频响分析中各相应固有周期的RAO值和相关规范规定的6度单幅横摇或纵摇值确定拖航的计算波高,并进行拖航状态时的准静态结构分析;最后采用API-AISC-WSD软件来完成桩腿自身结构的屈服和屈曲强度校核,从而为自升式平台确定恰当的桩腿系固和拖航方案提供依据。     

自升式风电平台冲桩系统设计与研究

冲桩系统是自升式风电平台关键的辅助系统。该文介绍了自升式风电平台冲桩系统,列举了目前常见的几种冲桩系统配置方案,对各种方案进行了对比,并通过冲桩系统在实际平台上的第一手应用数据,得出了在特定海床土质情况下,高压水冲桩系统具有较好冲桩效果的结论。结论对最新一代自升式风电平台冲桩系统的设计有着重要的指导意义,对今后自升式风电平台冲桩系统的设计也提供了思路。     

自升式钻井平台环境载荷图的计算及应用

自升式钻井平台在工作时处于站立状态，平台承受自重、可变载荷等抬升重量的载荷以及风、浪、流等环境载荷。在不同的环境载荷下，平台桩腿可承受的抬升重量是不同的，导致了不同环境载荷下的可变载荷的不同。环境载荷图通过分析不同环境载荷下平台的稳性、强度以及抬升／锁紧设备的极限能力，来确定不同环境载荷下的许用可变载荷肼用抬升重量。环境载荷图是自升式平台操作手册的重要组成部分。     

自升式风电安装平台作业环境图谱技术应用研究

为了适应风电安装平台多机位快速作业的需求，本文利用环境图谱技术对某自升式风电安装平台进行在位作业环境适应性分析。通过对不同作业工况条件下平台的预压载能力、风暴保持能力、桩腿强度、桩靴承载能力及抗倾稳性等的关键指标校核，得到许用环境条件的组合，并生成用于指导机位操船作业的环境适应性图表。通过算例结果在实际应用中的反馈，该技术不但对实际的风电安装现场作业提供了基于工程分析的技术支持，且对现场作业能够予以切实的指导，不但提高风电安装作业安全性，而且显著提升了风电安装作业效率。     

自升式钻井平台钻台结构强度分析

钻台是自升式钻井平台的核心部分,其上布置有众多的钻井设备和结构。因此,钻台结构的强度符合要求是保证钻探作业安全开展的必要关键因素,对其结构强度进行研究十分有必要。以某375英尺自升式钻井平台的钻台结构为研究对象,考虑远洋拖航、作业和风暴自存三组主要工况,根据ABS MODU合理的选取与计算载荷,利用有限元软件MSC Patran/Nastran进行建模、计算及后处理。探讨了环境载荷与作业载荷的计算与施加方法,探究了钻台的结构强度分析方法并对其强度进行校核,为钻台结构设计提供指导。     

自升式抛石整平平台站立状态总体性能分析

"津平1号"是成型的带桩腿提升自升平台的高精度深水抛石整平船。介绍了该整平平台的有限元计算方法和过程,并校核了其在设计环境条件下站立状态时的桩腿强度、平台抗倾覆稳性、锁紧装置能力及桩腿最大支反力等总体性能指标。