船体（平台）渤海冰区作业安全性分析

[目的]冬季,海洋核动力平台在渤海区域作业时,因出现的浮冰会对其造成威胁,所以基于安全的考虑,需要对浮冰与平台的碰撞过程进行分析。[方法]首先,利用有限元数值仿真方法模拟渤海浮冰与海洋核动力平台的碰撞过程,并将数值模拟过程的阻力—位移曲线与冰锥受压实验数据进行对比,验证该数值模拟方法的可行性;然后,基于渤海冰情建立典型浮冰模型,通过浮冰与平台的撞击过程分析结构响应;最后,采取分别固定冰厚和固定冰速改变浮冰尺寸的方式,分析该平台对于浮冰的承载能力。[结果]结果显示,在碰撞过程中,骨材强度对该平台的承载能力影响较大,碰撞力会随着浮冰的持续挤压而不断增大,直至浮冰反弹;随着浮冰移动速度和冰厚的增加,该平台所能承受碰撞的浮冰尺寸也会相应降低。[结论]研究表明,平台与浮冰碰撞部位骨材的强度直接影响其自身的承载能力,分析发现浮冰移动速度比浮冰厚度对平台承载能力的影响更大。     

半潜式生活支持平台碰撞敏感性研究

为解决钻井平台服务的半潜式生活支持平台在动力定位或系泊系统失效时会与钻井平台发生碰撞问题,通过不同碰撞速度与不同碰撞位置下的对比分析,研究了两者对于生活支持平台碰撞特性的影响。利用SpaceClaim-HyperMesh软件联合建立了生活支持平台与钻井平台计算模型,从实际靠泊作业出发,确立了对比分析的碰撞速度与碰撞位置。从碰撞力变化、结构损伤、能量转化方面进行了对比分析,得出以下结论:碰撞速度影响碰撞力峰值与结构损伤范围,碰撞力变化在不同碰撞速度下大致相同;随着碰撞速度增大,平台吸收动能占比增大,变形能占比下降;30°斜向撞击时,碰撞剧烈程度明显低于对中正撞,碰撞力峰值小很多,更多的初始动能转化成了2座平台的动能,大幅减少了变形能的吸收,缩短了碰撞持续时间。     

基于“板-梁”耦合技术的自升式海洋平台碰撞性能研究

随着世界各国对海洋资源开发的不断重视,各种海洋能源开发装备不断研发与应用,船舶与海洋平台碰撞的事故越发频繁.开展海洋平台碰撞性能研究,揭示平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理,对更好地开展平台耐撞结构设计具有重要意义.由于海洋平台结构庞大且复杂,对其开展整体碰撞性能研究时,需要对模型进行合理简化.文中基于非线性有限元软件ABAQUS,针对自升式海洋平台结构特点,提出了"板-梁"耦合技术,以简化建立自升式海洋平台的碰撞模型.利用该技术分析了平台遭遇5 000 t补给船撞击下的动态响应,从损伤变形、碰撞力、能量吸收等方面对自升式海洋平台结构碰撞性能进行研究.研究结果表明:船舶与海洋平台碰撞具有明显的局部特征,碰撞区域的弦杆和撑杆均发生了较为明显的弯曲变形,且撑杆为主要的吸能构件,可见,适当增加碰撞区域撑杆的强度,可以有效提高平台的碰撞性能.     

供应船与导管架平台碰撞的数值模拟分析

为了保证海洋石油天然气资源开采的安全性,防止导管架海洋平台与船舶发生的碰撞,导致导管架海洋平台有过大变形,本文通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立导管架平台和供给船船艉的三维有限元模型,按照规范要求,通过DYNA模拟计算船船艉以6m/s速度垂直正碰导管架海洋平台管柱的工况,分析碰撞后导管架海洋平台应力的大小和变化趋势。为导管架平台的安全作业提供依据,为导管架平台的优化设计提供参考。     

冰-水耦合作用下船舶与浮冰碰撞动响应数值仿真研究

船舶在碎冰区航行时会受到浮冰的碰撞,为了准确模拟浮冰碰撞载荷作用下的船体局部结构承载特征,应当考虑碰撞过程冰-水耦合作用的影响。本文采用瞬态动力学分析程序MSC.Dytran对某水面舰船在碎冰区航行时受浮冰碰撞的动态过程进行数值仿真,得到了受浮冰碰撞下的船体结构响应、碰撞载荷及碰撞过程中的能量转化特征,对浮冰尺度、碰撞位置、舰船航速对船体结构响应及碰撞载荷的影响进行了分析并给出了相应的结论。本文研究工作对于碎冰区航行舰船的载荷确定及结构设计具有重要的参考价值。     

钻井平台拖带穿越习惯航路碰撞危险分析

随着人类对油气资源开发利用的深化,油气勘探开发从陆地转入海洋,钻井平台拖带作业的安全性引发越来越多的人关注,文中将国际航标组织（IALA）提出的IWRAP（IALA Waterway Risk Assessment Program）模型进行了改进,增加了航道宽度系数,选取5个代表船型,定量计算了钻井平台拖带穿越老铁山至秦皇岛方向习惯航路的碰撞概率,从而探究钻井平台拖带穿越习惯航路的碰撞危险与碰撞角度和他船航速的关系,为公司制定拖带方案以及海事主管部门制定相关规定提供理论依据。     

基于网格变形技术的某船用球鼻碰撞性能研究

当石油运输船舶发生碰撞事故时,船侧破裂将会导致海洋环境污染,随着运输船舶的吨位日益增加,双层船壳设计已经无法满足船舶对抗碰撞性能的要求,在船首设计中采用球鼻结构成为船舶制造领域的研究热点。本文对船舶球鼻碰撞模型进行深入研究,利用网格变形技术对船用球鼻碰撞性能进行仿真实验。     

不同类型层冰载荷作用下船首结构响应研究

由于北极地区冰情复杂,分布着大量无规则浮冰,因此极地运输船在航行过程中难免会与冰区浮冰发生碰撞,引起船体结构响应。本文基于Ls-dyna软件构建船水冰全耦合模型,对极地运输船舶与规则层冰和不规则层冰发生碰撞分别开展数值模拟,对冰厚和航速2种不同工况条件下的船首结构损伤变形及碰撞力均值进行对比分析。研究发现,不规则层冰载荷下引起的船体结构响应更为剧烈,碰撞力均值更大,为北极冰区运输船的航行安全提供了参考。     

浮冰碰撞下船体板塑性动力响应预测方法

[目的]极地航行的船舶会遭受浮冰碰撞,在一些极端冰碰载荷作用下船体板会出现永久塑性变形,严重影响船舶的安全和工作性能,极大地增加了极地船舶的维修成本。因此,亟需提出浮冰碰撞下船体结构塑性动力响应的预测方法。[方法]针对简化的浮冰-船体板碰撞模型,基于冰体破坏能量分析方法和船体板塑性动力响应刚塑性理论方法,探讨冰体与船体板碰撞过程中的碰撞能量分享机制,提出冰体碰撞下船体板的塑性动力响应解析式,并对比解析结果与数值结果。[结果]结果显示,所提解析方法可靠,可以快速预报冰体碰撞下船体板的塑性变形值以及碰撞力。[结论]所做研究具有较大的工程应用价值。     

自升式平台直管结构碰撞模型试验与仿真分析

随着海洋油气开发的日益深入,海洋平台作为主要的作业基地发挥着重要作用。然而平台在进行钻井与采油作业时,与供给船、守卫船等发生碰撞的风险较大,不仅危及自身整体安全性,亦会造成巨大的经济损失。开展自升式平台碰撞性能研究,揭示碰撞过程中的损伤变形机理,对更好地开展自升式平台耐撞结构设计具有重要意义。本文以自升式平台桩腿直管为研究对象,开展平台管结构的落锤冲击模型试验,探究不同冲击速度下直管结构的动态响应特征。同时,结合有限元仿真技术对落锤冲击过程进行数值模拟,得到碰撞力、塑性变形、跨中挠度等参数,并与试验数据对比分析,从而验证数值仿真模型化技术的准确性。研究结果表明,管结构模型试验记录的数据与数值模拟的结果吻合较好,均真实反应了管结构在受到侧向冲击载荷时的动态响应,验证了模型试验技术的准确性。同时就不同冲击速度下管结构的变形与受力规律可知平台桩腿管结构的耐撞性能。本文研究成果可以为大型平台结构碰撞性能提供试验技术支撑。