一种适用于超大型油船的新的横撑结构设计研究

横撑是超大型油船(VLCC)特有的结构构件。协调共同结构规范(CSR-H)和永久检查通道技术规定(PMA)都对横撑提出了一些特殊要求。本文通过研究横撑的受力特征,提出了一种新的中心对称的横撑结构形式,推导了其剖面属性的计算公式；并据此设计了一种少横撑结构的超大型油船中部货舱结构布置形式,按最新协调版共同结构规范进行了直接强度评估；利用Abaqus非线性有限元计算软件,分析了中心对称横撑结构的抗屈曲特性。     

VLCC货油舱横撑材优化布置

提要分析了VLCC货油舱横撑材结构的作用和受力特点,重点论述了VLCC货油舱横撑材的布置形式和优缺点,并对某型VLCC产品典型的货油舱横撑材布置方式做了优化,达到了减轻空船重量和方便船台施工的效果.     

焊接初始缺陷对海洋平台横撑极限强度的影响

为了研究焊接初始缺陷对海洋平台结构极限强度的影响,采用热弹塑性有限元法对不同焊接顺序下半潜式海洋平台横撑结构的焊接过程进行模拟,获得横撑结构的焊接残余应力和变形。在此基础上,采用Riks法计算含焊接初始缺陷的横撑结构的轴向压缩极限强度。结果表明:在2种焊接顺序下,横撑结构的纵向构件发生局部屈曲时的压缩载荷相差约11%,含焊接初始缺陷的横撑结构的屈曲压缩载荷比无缺陷的横撑结构小约18.45%;由于该结构整体的刚度较大,焊接初始缺陷和焊接顺序对横撑结构最终极限强度的影响较小。     

半潜式平台横撑截面型式比较分析

以半潜式平台横撑为研究对象,以某型3 000 m深水钻井平台为基础,在相近横撑设置与相同环境载荷的条件下,对鼓形截面和圆形截面的横撑进行比较;对比分析了总强度载荷作用下,横撑与立柱加强结构的响应以及横撑与立柱连接处的疲劳寿命、结构布置和结构质量等,为后续平台设计提供参考。     

无横撑六立柱半潜平台总强度研究

对无横撑六立柱半潜平台的结构强度进行研究。总结该平台的研究现状,阐述其结构总强度分析流程,介绍该类型平台总强度分析的计算工况,确定目标无横撑半潜平台的设计波参数,探讨结构重点关注区域。通过与传统四立柱平台的结构总强度计算结果相对比,分析六立柱半潜平台与四立柱半潜平台在总强度方面的差异。通过对有无横撑2种型式半潜平台结构的应力情况进行对比,分析横撑结构在该类型平台设计中应用的必要性,为无横撑半潜平台的结构设计提供参考。     

半潜式平台横撑波浪抨击载荷下结构强度分析

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑半潜式平台承受的风载荷、流载荷和波浪载荷等共同作用,以及采用锚泊系统的全尺度模拟,以某典型半潜式平台为例,利用Ansys-AQWA软件对半潜式平台横撑在波浪砰击载荷下的响应进行非线性数值分析。针对抨击工况中的10个子工况结果,以90%的Gumble分布值作为最终的平台横撑波浪砰击载荷。并运用此分析结果,结合横撑在总体结构强度的应力分布,分析了半潜式平台横撑在考虑波浪砰击下的结构强度。通过数值模拟研究表明:波浪砰击对横撑的影响很大,在横撑的结构强度分析中应充分考虑。     

半潜式起重拆解平台立柱连接强度分析

基于非对称无横撑式半潜平台的设计思想,提出一种大圆弧结构的立柱连接型式,并进行设计有效性验证。在建立半潜平台全船有限元模型的基础上,通过采用水动力分析方法确定该平台在风暴自存吃水下最危险的设计波参数,然后,对大圆弧立柱连接型式的半潜平台整体强度进行了分析。结果表明:上船体和立柱之间的大圆弧过渡结构型式能有效地减轻无横撑半潜平台立柱连接区域的应力集中程度,提高结构强度。研究结果对今后无横撑半潜平台的立柱连接结构设计有一定的参考价值。     

拖航工况自升式平台桩腿结构强度计算分析

利用SACS软件对自升式平台桁架形式的桩腿在拖航工况下的结构强度进行有限元分析计算,根据AISC规范校核桩腿强度,分别对桩腿结构中的弦杆间距离、弦杆截面形状、横撑和斜撑的变化对桩腿结构强度的影响进行分析.     

VLOC横撑材结构的屈曲评估及设计参数影响分析

以某超大型矿砂船(Very Large Ore Carrier, VLOC)为例,基于中国船级社(CCS)《矿砂船船体结构强度直接计算指南》和《矿砂船船体结构高级屈曲评估指南》,对VLOC边舱内强框架上典型横撑材结构的柱屈曲、扭转屈曲和组合扭转/柱屈曲强度进行计算分析。针对VLOC横撑材结构的受力特点,通过几种截面形状的比较和对水平桁宽度、面板偏心等相关设计参数的影响分析,对于改善VLOC横撑材截面形状设计和材料选用给出一些指导性的建议。     

冰载荷下非对称无横撑25000t SSCV强度评估

为使非对称无横撑的半潜式起重平台具有双吊联合起重25 000 t的功能,并满足A0冰级要求,采用设计波法对初始基本设计方案进行总体强度评估;针对冰级A0符号要求,设计处于冰带范围内浮体外壳上的结构尺寸,形成一套完整的结构设计流程,统计钢结构增加量并与初始规范计算对比,结果表明,无横撑结构形式导致甲板盒横舱壁左右舷处、上部连接处应力较高,需进行局部结构分析评估,浮体艏部区域要增加板厚来抵抗冰载荷,冰载荷引起的钢结构增加量所占全船重量比率较小,结构加强后冰带范围附近局部结构强度得到改善,其他部分的总体强度基本不变。     

超大型浮体横撑结构极限强度分析

超大型浮体(VLFS)的横撑是整个结构的关键部位,极易发生破坏,因此有必要对超大型浮体横撑结构进行极限强度分析。文章以超大型浮体横撑为研究对象,计算其在两端受压、受拉、受剪切和受弯矩作用下的极限承载力,分析其失效模式,并讨论边界约束、初始缺陷和海水腐蚀等因素对撑杆结构极限承载力的影响。结果表明,撑杆结构受压失效模式表现为屈曲失效和塑性变形;受拉、受剪和受弯失效模式表现为屈服和塑性流动;边界条件、初始缺陷和腐蚀对撑杆结构的极限承载力具有一定的影响。文中研究结果可为超大型浮体横撑结构设计和安全可靠性分析提供相关依据。     

基于Ansys/AQWA的极大型浮式结构总体强度分析

以极大型浮式结构的单模块为研究对象,采用大型通用有限元软件Ansys/AQWA进行极大型浮体水动力响应分析并预报波浪载荷,进而调用ASAS模块进行极大型浮体总体强度分析。分析结果表明:极大型浮体3个连接部位,即横撑与下浮体围壁连接处,立柱外壳与上箱体底板连接处和立柱外壳与下浮体外板连接处出现了较大的应力集中,其中横撑与下浮体围壁连接处的应力值可能已超过许用应力。因此,对横撑与下浮体围壁连接处进行结构加强,采用Ansys/AQWA对结构改进后的极大型浮体进行总体强度分析,并与改进前的结果进行对比。从对比结果可知:通过结构的改进和加强,横撑与下浮体连接处的Von Mises应力普遍下降。本文的研究成果将为极大型浮体后续的疲劳分析提供重要的理论基础。     

半潜式钻井平台横撑截面形状的优化

海洋油气资源开发离不开半潜式钻井平台.因油田内短距离拖航需要,半潜式钻井平台可能遇到深吃水拖航工况,此时平台整体吃水较大,浮箱、部分立柱及横撑整体将位于水面以下并引起拖航阻力,其中横撑的阻力贡献占总阻力的25％左右.当横撑的长度及间距已经确定时,其拖航阻力主要受截面形状的影响.本文采用Fluent对一座实际平台的横撑拖航阻力进行研究,得到截面倒角对横撑阻力的影响规律,获得了截面倒角的最佳取值范围.结果表明,截面倒角半径大于0.3m时,横撑拖航阻力系数可以比不做倒角时减小60％以上,本文研究结果将为今后的半潜式钻井平台船型设计提供参考.     

深海半潜式钻井平台上部船体极限承载力分析

新一代半潜式钻井平台趋于采用节点少、无撑杆的简单结构外形。由于其在深海作业往往面临极其恶劣的海洋环境,因此平台结构的安全性显得尤为重要。ABS MODU规定要考虑半潜式平台在横撑结构失效后的剩余强度问题。文章基于有限元分析软件Abaqus,采用准静态法计算分析横撑失效后上部船体结构在横开、横关两种载荷模式下的极限承载能力;同时,基于"面积涂抹"技术对模型进行简化,而后计算简化模型的极限强度并对简化方法进行了讨论。研究成果可对新型半潜平台结构设计提供参考,也可为大型结构极限强度计算有限元简化计算提供借鉴。     

局部构件破损对半潜式平台极限承载力的影响分析

采用准静态非线性有限元法,应用半潜式平台整体极限承载力计算方法,探讨平台艏部横撑破损、腐蚀等结构损伤对平台整体极限承载力的影响。通过对比平台完整和损伤状态时的极限承载力计算结果,横撑破损和腐蚀分别对横向受力工况和中拱工况下平台极限承载力影响最大,尤其当两者共同作用时,横浪作用下平台的剩余极限承载力降低较多。     

主机液压顶撑对船体振动控制的影响

主机液压顶撑广泛用于主机和船体结构的振动控制中。本文首先讨论了液压顶撑的2种工作模式,即主动模式和被动模式,并在此基础上总结概括了液压顶撑动态特性及其简化模型。针对不同的工作模式,对在振动计算中的模拟及求解方法进行了阐述及对比分析。以某型原油船为例,结合主机顶撑不同的布置形式和工作模式的组合,分别利用模态叠加法和直接积分法进行了全船振动响应分析。计算结果表明,通过设计主机顶撑的布置形式,并根据主机临界转速点转换液压顶撑的工作模式,可达到优化主机和船体结构振动响应水平的目的。     

隅撑支撑形式对不规则钢框架抗震性能的影响分析

研究隅撑支撑形式对不规则钢框架抗震性能的影响,运用ANSYS有限元软件建立4个不同的隅撑支撑形式的不规则钢框架模型,分别对4种模型进行模态分析和时程分析。研究结构表明,模型一对位移和基底剪力的控制效果最好,从施工角度来说,模型一中的隅撑支撑形式更方便施工。     

大型集装箱船横舱壁结构形式探讨

横舱壁作为集装箱船的重要结构之一,不仅要支撑货舱导轨,还要支撑其上部的舱口盖、绑扎桥及上面堆放的集装箱。与其他船型相比,集装箱船的甲板具有大开口特性,船的横向强度及扭转强度更多地依赖横舱壁。集装箱船其他区域的结构形式相对较为固化,但其横舱壁的结构形式具有多样性,文中介绍了集装箱船横舱壁的三种主要形式(垂直式、水平式、混合式),并进行对比分析,从而有助于设计相关设计人员根据货舱实际装箱情况,选取合适的横舱壁形式。     

下承式系杆拱桥稳定性影响参数研究

基于拱桥稳定性分析理论,通过有限元分析软件ANSYS对天门市陆羽大桥的稳定性影响因素进行了分析,探讨了矢跨比、系梁抗弯刚度、拱肋抗弯刚度、吊杆刚度和横撑形式等参数对拱桥稳定性的影响。     

基于多均匀圆阵的中心对称平滑算法

根据均匀圆阵的中心对称特性,通过对中心对称子阵接收数据的反相处理,提出了一种应用于二维相干信号测向的中心对称平滑算法.算法提高了阵元的复用率,降低了所需阵元数,理论上该算法适用任意子阵结构.一些具有中心对称性结构的特殊阵列,其内部能够构造出虚拟子阵,在该类阵列中应用文中算法可减少所需的物理子阵数量.以多均匀圆阵为例,给出了算法的分析过程与计算方法,仿真结果验证了算法的正确性.