多学科设计优化在桁架式Spar平台概念设计中的应用(英文)

在传统的桁架式Spar设计过程中,设计人员通常只选择一个或两个学科作为某个阶段的设计目标,而没有把设计过程作为一个整体进行研究.同时,传统的设计方法没有充分考虑决定Spar性能的多个学科之间的相互影响和耦合作用.因而,传统的设计方法很难获得最优的设计方案.为解决这一问题,该文将多学科设计优化方法引入桁架式Spar的概念设计,以实现真正的设计优化.文中首先介绍了桁架式Spar的传统设计方法以及多学科设计优化的基本理论,讨论了如何将多学科优化技术应用于Spar平台的概念设计.进而提出了一种适用于Spar设计的多学科设计优化方法-基于响应面的协同优化方法,并基于该方法,建立了桁架式Spar的设计优化框架.最后,对今后的研究方向提出了几点建议.     

新型干树半潜平台整体强度分析

以新型干树半潜平台为研究对象,采用随机性设计波方法对结构水动力响应进行分析,计算波浪载荷和设计波参数,并对平台整体结构强度进行分析,依据规范对结构强度进行校核。结果表明,新型干树半潜平台整体强度和UC值满足相关规范要求。采用随机性设计波方法确定的平台上船体主导载荷为水平剪力垂向加速度工况;上浮箱立柱连接处、下浮箱顶部以及节点侧面区域为高应力区,对该区域应重点关注并进行疲劳强度校核。为新型干树半潜平台结构安全和后续疲劳分析提供理论依据,为平台结构安全提供保障。     

Truss Spar平台滑移装船研究

Truss Spar平台是当今Spar平台的主流形式.由于Truss Spar平台主体结构的特殊性,致使其滑移装船工程设计具有一定的特殊性.该文依据NOBLE DENTON指导性文件,从Truss Spar结构特点出发,对与平台装船相关的船舶滑道设计、滑靴设计、系泊设计、调载方案设计、泵和拖拉设备的选型等进行了研究,提出了需要关注的关键性技术问题,为今后Truss Spar平台主体结构的滑移装船设计提供参考.     

基于设计波法的半潜式生活平台主船体强度分析

针对某半潜式生活平台,计算其主体结构强度并校核其是否符合规范要求。首先采用SESAM软件的Genie模块对半潜生活平台进行结构有限元、湿表面和水动力模型的建模,运用HydroD水动力模块计算了结构在不同周期和不同浪向下的幅值响应系数(RAO),通过RAO极值来确定设计波法中波浪的参数,将确定的设计波通过RAO极值来确定设计波法中波浪的参数,将确定的设计波通过载荷传递施加到模型上,采用Sestra求解器模块进行求解。最后采用Xtract模块进行应力结果后处理,计算结构的强度并校核其是否符合规范要求。结果表明,本文设计的半潜生活平台结构强度满足规范要求。本文研究方法和研究结论可为半潜式平台的强度计算提供有效参考且具有实际意义。     

深水Spar钻采储运平台极限强度可靠性分析

针对一种新型的深水立柱式Spar钻采储运平台(Spar Drilling Production Storage Offloading)的结构特点进行极限强度可靠性研究。SDPSO平台的中间舱段为储油系统,其结构的安全性尤为重要,本文验证了在波浪弯矩年极值条件下其特殊储油系统结构的安全性。采用SESAM/Wadam软件对SDPSO平台进行水动力计算,利用序列统计法得到年极值短期海况,然后采用极值I型分布得到该短期海况下的波浪弯矩极值;利用ABAQUS非线性有限元软件和改进的Rosenblueth法进行SDPSO平台中舱段的极限强度计算,并得到极限承载能力的概率分布。最后基于一次二阶矩法完成SDPSO平台弯曲极限强度的可靠性计算,结果表明平台结构极限强度具有较高的安全水平,为深海立柱式海洋平台设计提供了依据和参考。     

单点悬挂式结构物水动力性能和结构强度分析

以某单点悬挂式海洋结构物为例,采用数值方法对其水动力性能和结构强度进行分析。建立结构物水动力模型和结构有限元模型,创建附加刚度矩阵模拟悬挂点的约束作用,采用三维频域势流理论和Morison理论计算结构物的水动力性能和波浪载荷。考虑结构物自身重力、浮力、波浪力、惯性力和悬挂点约束力等载荷的作用,采用有限元法分析其结构强度,为悬挂式结构物的设计和计算校核提供参考。     

风浪流联合作用下软钢臂系统的受力研究

海洋的环境载荷复杂和多变,而海洋的环境工况又决定着系泊系统的受力情况,因此海上系泊系统的安全越来越重要。本文针对渤海海域某水上软钢臂单点系泊系统的方案设计,基于大型水动力软件 AQWA,得到目标船舶频域计算下的水动力参数和系泊系统的时域耦合动力分析结果。重点分析在不同的风浪流夹角对系泊系统受力的影响,以此预报最危险工况,为后续有关系泊结构、塔架以及连接处万向节的强度和疲劳校核提供依据。分析结论亦可为同类系泊系统提供参考。     

风浪流联合作用下软钢臂系统的受力研究

海洋的环境载荷复杂和多变,而海洋的环境工况又决定着系泊系统的受力情况,因此海上系泊系统的安全越来越重要。本文针对渤海海域某水上软钢臂单点系泊系统的方案设计,基于大型水动力软件AQWA,得到目标船舶频域计算下的水动力参数和系泊系统的时域耦合动力分析结果。重点分析在不同的风浪流夹角对系泊系统受力的影响,以此预报最危险工况,为后续有关系泊结构、塔架以及连接处万向节的强度和疲劳校核提供依据。分析结论亦可为同类系泊系统提供参考。     

基于AQWA的2种立柱结构的半潜式海洋平台水动力特性研究

本文在现役海洋平台结构基础上,设计2种不同立柱式结构的半潜海洋平台.首先,根据2种不同立柱结构平台设计的主要参数,建立平台的三维模型;其次,建立2种平台的水动力模型,在相同的环境载荷下,运用AQWA软件对其进行数值模拟,得到2种平台频域下的水动力运动响应等数据,对比研究水动力的关键因素对不同立柱结构平台的影响;最后,在Ansys/Workbench中对2种平台的运动响应(RAO)进行后处理分析,得到结果与函数曲线吻合,从而为平台试验模型的搭建提供理论基础.     

新型S-Spar概念设计及时域动力响应分析（英文）

本文概念性地提出了新型Spar平台S-Spar用于深水和超深水海洋油气开发。S-Spar连接软舱和硬舱的是和中央井同尺寸的圆形立柱。有别于传统的经典Spar和Truss Spar,S-Spar有一个细长的中间段,垂荡板安装在中间段增加垂荡阻尼的同时,封闭的中段可以保护立管免受波流荷载。文中介绍了S-Spar的基本概念,进行了频域和时域耦合动力响应分析,并进行了S-Spar连接的顶张式立管的动力响应和VIV疲劳分析,将计算结果和Truss Spar的计算结果相比较,结果显示新型S-Spar能改善平台的水动力性能,同时封闭的中央井对立管起到很好的保护作用。