深水钢悬链线立管穿越转移作业仿真平台设计

采用三维多体动力学引擎实现海洋结构物模型和场景驱动，并基于高层体系结构（HLA）完成仿真平台的设计，同时选取海洋工程作业仿真软件验证仿真平台的计算精度，按照实际工程环境条件对作业过程进行联合预演及分析，结果表明：仿真平台能够处理复杂系统的多人协同操作、实时人机交互、作业场景可视化及海洋结构物间的动力学耦合作用等重要问题，可有效用于深水立管穿越转移作业的仿真演练。     

半潜平台结构疲劳寿命评估方法比较

为了研究各种疲劳评估方法对海洋结构物疲劳寿命评估结果的影响,利用S-N曲线方法和断裂力学方法分别计算了半潜式海洋平台的疲劳寿命,分析比较了二者计算结果的差别.同时比较了疲劳载荷预报中谱分析方法和设计波法的计算结果,分析研究半潜式海洋平台结构关键节点疲劳应力计算中设计波和载荷参数的确定方法,为半潜式海洋平台的疲劳寿命评估提供依据.经过比较分析,认为S-N曲线方法和断裂力学方法应用于评估海洋结构物疲劳寿命均是可行的,使用设计波法来计算半潜式海洋平台横撑与立柱交点处结构疲劳寿命时应该以60°浪向的横向扭矩为特征设计波浪载荷来决定设计波参数比较合理.     

细长海洋结构物涡激振动研究综述

随着世界范围内深海石油开采的需要,近年来关于海洋结构物涡激振动的研究越来越受到重视.虽然此问题在数值模拟和实验方面都已取得了一定的进展,但是还有许多问题尚待解决.同时,新型海洋结构物的引入给涡激振动的预报方法和抑振手段提出了新的挑战.因此,细长海洋结构物的涡激振动仍将是未来几年里备受关注的研究课题.本文在介绍有关涡激振动基本概念和理论背景的基础上,总结了近年来关于以深水立管为代表的海洋结构物涡激振动的研究与进展,包括对现有涡激振动分析工具的分类与评估;对柱体及海洋结构物涡激振动的实验研究;对深水立管与涡激振动相关的疲劳评估准则的研究;海洋结构物的横向、流向及轴向涡激振动的耦合作用研究;关于海洋结构物涡激振动的抑振措施和设备的理论及实验研究.本文着重介绍了计算流体力学方法在海洋结构物涡激振动研究中的应用和进展.最后,对海洋结构物涡激振动相关的研究热点的现状进行了总结并对今后工作提出了展望.     

船舶水动力学若干基础共性技术的发展趋势

船舶水动力共性基础技术研究是新型船舶与海洋结构物研究开发首先需要解决的关键问题之一。本文结合国内外学者在第三届亚太地区船舶与海洋工程水动力学研讨会(APHydro-2006)上发表的论文报告,探讨了当今船舶水动力学基础共性技术问题的研究发展趋势和若干前沿研究方向。     

超大型浮式结构物连接器的概念设计与分析

21世纪是海洋的世纪,超大型浮式海洋结构物顺应潮流成为新时代各国的研究重点。超大型海洋浮式结构物多采用模块化的,而用于模块间连接的连接器的设计就显得尤为重要。本论文基于对多种连接器的研究的基础上设计出了一款适合超大型浮式结构物模块间应用的连接器,并使用patran软件对其静态受力进行分析,确保其强度。并对其安装时的动态瞬间进行分析,确定其最佳结构,对超大型浮式海洋结构物以后的设计建造都有一定的参考价值。     

极端波浪与海洋结构物的强非线性作用研究综述

鉴于极端波浪的极大破坏力,其与海洋结构物的强非线性作用研究正日益受到重视。为了评估极端波浪可能带来的严重破坏,有必要对极端波浪作用下海洋结构物的波浪爬升与抨击、强非线性波浪力、结构载荷与运动响应等问题开展深入研究。国内外许多学者采用数值计算、模型实验及小波分析等手段对这些问题开展了探索研究,获得了一些有益的研究结论。该文对极端波浪与海洋结构物相互作用的研究现状和现有结论作了综述,可为进一步开展深入研究提供有益参考。     

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。     

多模块连接半潜式平台稳性对比分析

为开发我国海洋丰富的渔业、油气和旅游资源,可以在指定海域布设超大型浮式结构物,作为综合保障基地,提供船舶停靠、人员居住、渔业加工、油气开发、环境监测、飞机起降等多种功能.考虑到建造、运输等因素,超大型浮式结构物一般由多个相同或相似模块连接组成.本文基于一型半潜式平台模块,分别开展单、双、三模块的稳性分析,并对其稳性分析结果进行对比分析,探讨模块数量对平台稳性的影响,为超大型浮式结构物的后续设计与运营提供参考.     

变幅载荷作用下焊接接头疲劳寿命预测方法

船舶与海洋结构物在其服役过程中受到波浪等载荷的交变作用而引起结构的疲劳损伤.检测结果表明船舶及海洋结构的疲劳热点部位大多数是在构件相互连接的焊缝焊趾处.因此,研究典型接头表面裂纹应力强度因子统一计算方法以及变幅载荷作用下表面裂纹扩展规律对船舶与海洋结构物的寿命预测是十分重要的.本文讨论了裂纹闭合及开口比的计算,在Newman有效应力强度因子计算方法的基础上,提出了考虑因素更全面的有效应力强度因子幅计算式以及变幅载荷作用下船舶与海洋结构物典型焊接接头疲劳裂纹扩展寿命预测模型.     

波浪冲击作用下海洋结构物的动力响应

通过对海洋结构物在波浪冲击作用下动力响应的试验研究,分析了波浪冲击作用下结构物最大动力响应及出现的时间。基于Fourier变换的频谱分析,得到了波浪冲击荷载作用下平台结构的水平和竖向振动特性。当入射波频率接近平台水平固有频率时,在水平方向会产生共振。结构物模型竖向刚度较大,试验中竖向不发生共振。     

分层流中内波与海洋结构物相互作用研究

在密度分层的海洋中,活动频繁的内波对船舶与海洋工程结构物安全性和正常运行造成直接的破坏性影响,研究内波与结构物作用具有重要的学术意义和工程实际应用价值。本文通过对结构物进行分类,介绍了国际上分层流中内波与海洋结构物相互作用的研究动态,并对其发展趋势做了相关探讨。     

半潜船及其在海洋工程中的应用

半潜船作为运输大型海洋结构物的特种工程船舶,解决了运输大型海洋结构物的难题。详细介绍半潜船的工作原理、发展历史和国内外拥有半潜船的现状,半潜船滚装/滚卸作业、潜装/潜卸作业、吊装/吊卸作业和滑装/滑卸作业等四种作业方式及其在海上运输方面具有巨大的装货甲板和精准的动力定位系统等独特优势,论述半潜船在海洋工程中的应用,并对半潜船未来发展前景进行分析。     

用路径积分法分析受随机激励的海洋结构物的慢漂极端响应

FPK方程(Fokker Planck Kolmogorov equation)在广义和狭义动力学中具有非常重要的应用,可以表征特定结构物体受到外界激励或者干扰时的响应,而基于路径的积分方法对于解FPK方程非常方便。本文主要针对应用于石油探测等工业领域的人造海洋结构物,结合路径积分法和相应的边界条件,分析其在某一随机激励下的慢漂极端响应。     

岛礁波浪环境下浮式结构物的动响应预报

中国南海海洋岛礁往往都环绕着宽度数百到数千米、水深很浅的珊瑚礁盘,这些礁盘不仅具有丰富的渔业和旅游资源,而且发挥着消波、护岛的重要作用。为开发海洋资源,可以在岛礁附近布设各种浮体结构物,作为海洋开发、渔业生产、环境旅游等综合保障基地。对于岛礁附近的浮式结构物,其动响应特征必将受到周围复杂的近岛礁海洋环境的影响。文章采用缓坡方程考虑近岛礁波浪环境影响,以半潜式平台为研究对象,开创性地提出了一种工程简化计算方法,用于预报岛礁附近浮式结构物在波浪中的运动与载荷响应,为后续岛礁中型浮体的设计和安全性评估提供了分析手段。     

有限水深复合格林函数的数值计算

有限水深格林函数值的正确求解对处于浅水的海洋结构物运动响应和载荷计算起着非常关键的作用.本文根据海洋结构物的物面对称性,在有限水深复合格林函数表达式的基础上推导出了格林函数偏导数的数值计算表达式,并对格林函数的奇异性进行了分析.采用抛物线积分法对其进行了积分,为有限水深海洋结构物的水弹性分析奠定了基础.计算结果表明,利用抛物线积分法所求得的运动响应与挪威DNV船级社SESAM软件的计算结果吻合得很好.     

振荡浮标式波浪能发电机设计参数的初步选定

参考某型振荡浮标式波浪能发电机的具体参数,结合装置的工作过程,建立海洋浮标工作过程的动力学方程;基于数值分析软件Matlab分析给定海况下浮标质量、电磁阻尼系数与装置工作安全性、能量转换效率的对应关系;探索了一组装置结构的最优化参数。研究结果对海洋可再生能源研究具有一定的参考价值。     

海洋结构物空船的质量、质心精度控制技术研究

海洋结构物空船的质量、质心控制是海洋工程项目管理的一项重要内容,其目的是在制造过程中对海洋结构物空船的质量和质心进行精度控制,达到完工后其可变载荷能力满足设计的要求,保证该结构物在海洋中确定的作业要求。业主对海洋结构物空船质量和质心建造精度的要求也非常高,此项要求在招标文件、建造合同以及技术规范中均提出。研究了海洋结构物空船的质量、质心精度控制技术的关键技术,开发了质量、质心数据库的结构设计,采用VB和ACESS实现了该数据库的主要功能;应用尺寸链原理推导了海洋结构物空船质量、质心公差分配计算公式;提出了在建造过程中进行质量、质心误差的动态调整控制方法。部分成果业已用于船厂的生产中。     

海洋结构物疲劳裂纹扩展寿命的一种工程预报方法

海洋结构物疲劳寿命的准确预报对海洋结构安全具有重要意义。基于裂纹扩展的寿命预报相比于常规的基于累积损伤理论的寿命预报方法,能够考虑载荷次序、初始缺陷等重要因素的影响,各大船级社极力推进裂纹扩展理论在海洋工程中的应用。文章从裂纹扩展法则、应力强度因子求解、疲劳载荷谱模拟上对裂纹扩展理论的工程应用进行研究,试图找出准确、合理且相对简单的方法。结合裂纹扩展的单一曲线模型、基于有限元子模型技术的应力强度因子求法以及基于谱分析的疲劳载荷谱产生方法,对某半潜式钻井平台典型焊接节点进行基于裂纹扩展疲劳寿命预报,并讨论了初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明,该半潜平台焊接结构符合设计寿命的要求,初始裂纹尺寸对疲劳寿命影响很大,可为海洋结构物基于裂纹扩展的疲劳寿命预报提供参考。     

基于VUMAT的海洋结构物撞冰行为数值仿真

对海洋结构物撞冰行为和冰载荷特性进行研究.基于ABAQUS通用有限元软件平台开发理想弹塑性冰材料VUMAT用户子程序;根据Tsai-Wu屈服准则和经验失效准则,采用完全隐式向后欧拉回映算法实现冰材料应力和应变的更新,并通过单个单元的压缩和拉伸试验验证该子程序的可行性.采用已开发的冰材料VUMAT子程序模拟刚性直立圆柱结构以不同速度撞击平整冰排,研究海冰的损伤过程,并分析碰撞速度对结构物承受冰载荷的影响.模拟刚性勺型破冰艏冲撞式破冰场景,并研究冰层厚度对冰载荷的影响.     

基于总纵弯矩的驳船配载优化设计

本文针对驳船在装运大型海洋结构物过程中的配载问题,详细介绍了基于总纵弯矩的配载优化模型的建立,并给出了解决配载优化问题的程序框架,解决了工程实际中反复配载的困难,最后给出了配载优化问题的算例.