基于颗粒阻尼技术的海洋平台结构减振试验研究

海洋平台桁架结构长期处于强紫外线的工作环境,传统的粘弹性阻尼减振方法存在易老化等问题,而颗粒阻尼结构简单,能适应恶劣的工作环境.本研究以海洋平台桁架结构为研究对象,通过试验研究颗粒填充率、颗粒直径和密度等参数对桁架结构减振效果的影响规律.试验结果表明:颗粒阻尼对海洋平台桁架结构具有较好的减振性能;颗粒密度和填充率对系统的减振效果影响明显;颗粒直径只在高频振动时对桁架结构的振动有影响.试验结论为海洋平台桁架结构的减振提供了一种新的思路.     

单舷侧散货船舷侧局部结构冗余度研究

基于冗余技术的并行原理,在三舱段分析模型的基础上,进行单舷侧散货船舷侧局部结构失效路径判断,并基于后屈曲理论和非线性有限元方法,应用储备冗余度因子R2作为结构冗余度的表达形式,对单舷侧散货船舷侧局部结构冗余度进行研究。研究表明:本文初步得到单舷侧散货船舷侧局部结构的2条失效路径符合实际,其中肋骨首先失效,会随即引起舷侧结构整体失效,需要引起关注;冗余度计算结果说明目标船的舷侧局部结构冗余度不满足要求,与本文失效路径判断的结果一致。本文方法可为船舶舷侧局部结构的冗余度分析和设计提供参考。     

LNG船液舱围护系统安装平台基于极限承载力的可靠度分析

在充分考虑构件的初始缺陷以及几何与材料非线性可能对结构整体稳定性造成影响的基础上,针对174 000 m3 LNG船液舱围护系统安装平台,选取典型的双排脚手架结构作为研究对象,首先通过对整体结构的失效模式追踪,确定结构体系的极限承载力;然后在中心复合抽样试验设计的基础上,将响应面法与非线性有限元法结合起来,对安装平台进行基于极限承载力的可靠性评估。结果表明,用此法来求解结构体系基于极限承载力的可靠度问题不但可行,而且能大幅提高计算的效率。     

服役后期海洋平台剩余寿命可靠度预测方法

为保证服役后期平台在延寿服役期内的安全性,需要对其结构整体剩余寿命可靠度进行预测。因此,文章重点研究了在随机波浪载荷作用下平台部分构件动力失效和疲劳失效时,平台整体时变可靠度预测方法。采用Miner线性累积损伤理论和首次超越失效准则,计算平台构件的疲劳寿命可靠度和动力可靠度,搜索并删除失效概率较大的构件,运用波浪增量动力分析法找出平台结构所能承受的极限波浪载荷,再结合服役海域波浪统计资料,计算平台结构系统整体时变可靠度以预测其剩余寿命。文中算例表明了该方法的实用性和简便性。     

基于颗粒阻尼技术的海洋平台桁架结构振动特性研究

针对海洋平台桁架结构长期处于强紫外线的工作环境,传统的粘弹性阻尼减振方法存在易老化等问题,提出将颗粒阻尼技术应用于海洋平台桁架结构的减振.使用NASTRAN建立桁架结构的有限元模型,基于离散元法建立颗粒阻尼器模型,分析颗粒填充率、颗粒直径和密度等参数对减振效果的影响规律,研究结果表明:带颗粒阻尼器的海洋平台桁架结构振动特性曲线与试验数据误吻合良好,能满足工程计算精度要求;颗粒阻尼能在较大频带内有效降低海洋平台桁架结构振动.仿真模型可用于指导带颗粒阻尼器桁架结构的关键参数设计与性能预测,为海洋平台桁架结构的减振提供了一种新的思路.     

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。     

桁架平台的连续与间断对船体总纵强度的影响

为掌握桁架平台的连续与间断对全船总纵强度的影响,采用MSC_Patran软件,通过全船有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方法,分别对桁架平台整体性连续布置和将桁架平台间断为多个独立桁架平台布置2种情况下船体的总纵强度进行计算,得出船体主要纵向连续构件的应力分布情况,以及该桁架平台对船体挠度的影响程度,并进行分析对比。结果发现,平台整体性连续布置相比间断布置对船体及桁架平台本身的总纵强度有更好的加强作用。     

水下爆炸作用下舰船的剩余强度及可靠性评估

针对水下爆炸作用下的破损舰船结构,提出了一个基于船体剩余强度的可靠性分析模型.应用逐步崩溃原理,对船体的剩余强度进行研究.基于船体结构剩余强度的失效模式,建立爆炸作用下船体结构的可靠性分析模型,并采用重要抽样法对其进行计算.运用Fortran语言编制了基于剩余强度的破损船体结构可靠性的完整分析程序,通过算例对不同破口位置和横倾角的剩余强度及可靠性进行计算.结果表明舰船中垂时的失效概率比中拱时大;舰船底部破损是最危险的,此时可靠性较低;且横倾角对破损舰船的剩余强度影响较大.     

北京首都国际机场新航站楼钢屋架大跨度曲线空间结构滑移技术与安装方法

在北京首都国际机场新航站楼大跨度曲线空间桁架屋盖钢结构工程中,通过高空整榀组装、单元整体滑移技术,成功地解决了大跨度曲线连续空间桁架屋盖钢结构安装的难题,在提高经济效益,缩短施工周期等方面都取得了明显的效果。本文结合工程实例阐述了该工艺的原理、流程、施工要点和质量控制方案等,并分析了其经济效益。     

自升式平台桩腿海上对接过程中的碰撞问题

碰撞现象在海上作业中时有发生,给人员和财产安全带来极大威胁。本文基于非线性有限元理论,研究自升式平台桩腿吊装过程中浮吊船与平台的碰撞问题以及桩腿移动就位时对平台上层建筑的碰撞问题;分析撞击过程中平台的变形与应力变化及结构失效等情况,给出使平台不同区域发生破坏的临界碰撞速度;给出了浮吊船在就位过程中的安装制动距离以及移动过程中与上层建筑间的安全距离和移动速度限制,为桩腿海上吊装作业方案设计提供参考。     

破片侵彻X型夹芯双层舱壁结构的数值分析

利用非线性瞬态动力学软件MSC/Dytran,对战斗部破片侵彻X型夹芯双层舱壁结构的过程进行数值模拟,分析在不同质量及初始速度下破片的剩余速度和舱壁结构的能量变化,总结了破片的剩余速度和舱壁结构的吸能随侵彻载荷参数变化的规律。最后在破片侵彻单层靶板剩余速度经验公式的基础上,运用等效厚度法对单层靶板剩余速度经验公式进行修正后,得到了破片侵彻双层舱壁结构的剩余速度公式,为双层舱壁结构工程化应用提供参考。     

深水自升式平台桩腿极限承载力研究

针对K型、X型、逆K型3种主流桁架腿结构型式,采用基于Pushover原理的桁架桩腿自升式平台倒塌分析方法,对不同桩腿结构型式的深水自升式平台进行极限承载力分析,确定不同型式桩腿的强度储备与倒塌失效模式。     

半潜式起重平台跌落事故下结构损伤研究

海上结构物在吊运过程中发生跌落事故会对结构安全造成严重影响.文中以半潜式起重平台为研究对象,选取某导管架为典型吊运物,分析该场景下的跌落特性.采用非线性有限元软件Ls-dyna从冲击深度、冲击力、能量转化等方面进行研究,分析了不同高度和角度下平台的结构损伤情况.研究发现:坠物初始高度越高,结构损伤越严重;跌落过程中结构损伤变形具有明显的局部性,甲板的变形形式与坠物甲板接触面的形状相似;冲击力具有非常明显的非线性特征,碰撞力的每一次卸载都代表着某一构件的失效.文中提出了一些减少跌落事故结构损伤的措施,为平台拆解作业安全提供一定的参考和借鉴.     

腐蚀和裂纹损伤下海洋平台极限强度试验研究

根据墨西哥湾某一典型固定式海洋平台为原型,按照刚度相似性和几何相似性,分别设计并制作了完好模型、腐蚀模型、裂纹模型,并对三个试验模型开展极限强度试验研究,试验结果表明腐蚀、裂纹损伤严重影响试验模型极限承载力,且试验模型失效模式各不相同.同时,采用非线性有限元方法,分别对三个试验模型进行计算,将计算结果与试验结果对比分析,验证了该方法在固定式海洋平台极限强度计算方面的有效性.     

服役中后期导管架海洋平台结构可靠性评估

为使海洋平台在服役中后期内安全服役,有必要对现役平台进行安全评估.以埕岛海域某服役中后期导管架式海洋平台为例,研究其可靠性变化问题.首先,根据平台状况资料,考虑平台结构的腐蚀、冲刷等损伤随年限增加而变化的情况,建立了反映结构实际动力特性的有限元模型;然后,考虑结构非线性,沿平台的不同方向逐级施加载荷,得到平台的桩顶位移与横向载荷的关系曲线,根据该曲线得出平台不同时间的极限承载力;最后,考虑冰荷载的不确定性,利用Monte-Carlo法研究平台每年的失效概率及可靠度指标,得到可靠度指标随服役年限变化的曲线,进而预测平台结构在未来服役期内的可靠度.     

可燃气体爆炸压力下海洋平台防爆墙数值仿真研究

采用等效TNT方法计算了海洋平台复杂结构在油气爆炸冲击波作用下的动态响应,采用多欧拉-拉格朗日耦合方法对三种不同防爆墙结构进行数值模拟研究.模拟结果显示:在油气爆炸冲击波的作用下,平台舱室变形、失效后破裂,冲击波通过破口传入平台其它舱室;对海洋平台爆炸舱室的围壁采用原结构、梯形结构和半椭圆三种防爆墙结构进行数值对比研究,考虑防爆墙的能量吸收和甲板能量吸收这两个方面,半椭圆防爆墙结构具有更好的防爆效果.     

自升式平台桩腿海上对接过程中的碰撞问题

基于非线性有限元理论,研究自升式平台桩腿吊装过程中浮吊船与平台的碰撞问题以及桩腿移动就位时与平台上层建筑的碰撞问题,分析撞击过程中平台的变形、应力变化及结构失效等情况,计算出使平台不同区域发生破坏的临界碰撞速度,给出浮吊船在就位过程中的安装制动距离以及移动过程中与上层建筑间的安全距离和移动速度限制,为桩腿海上吊装作业方案设计提供参考。     

海上浮体插销式连接结构极限承载能力及其统计特征分析

连接结构为多模块浮体中最薄弱的环节，受力形式较为复杂，所以其极限承载能力直接影响到浮体结构的使用寿命和安全性能。本文初步设计了一种含锥度的插销式连接结构，基于罚函数法和准静态法，考虑轴销接触效应影响，对该结构进行非线性强度计算，分析其失效模式和极限强度，并研究摩擦因子和材料属性对该结构极限承载能力的影响规律，最终形成了一套考虑接触效应的复杂连接结构非线性极限承载能力及其统计特征分析方法。结果表明：插销式连接结构的失效模式为销轴受弯后与有锥度轴承挤压导致的变形失效；摩擦因子对结构极限强度的影响呈对数正态分布，且摩擦因子越大，极限强度越小；屈服强度是影响结构极限承载力的最主要因素。研究结果可为浮体用插销式连接结构的设计和安全可靠性分析提供相关参考。     

基于有限元分析的自升式平台桁架腿选型优化设计

桁架腿作为自升式平台最为常见的桩腿结构型式,其拓扑型式、结构形状和构件尺寸设计对平台结构响应有重要影响.针对这一问题,笔者将有限元分析和数值优化方法有机结合,建立了复杂环境下桁架腿结构的多约束条件的优化模型,应用ANSYS优化模块进行求解.优化过程中,针对两层设计变量耦合困难的问题,分层优化方法.为验证优化模型和方法的可靠性,对某自升式平台桁架腿进行了选型优化设计.优化结果表明,本文采用的优化模型和方法简单实用,优化效果显著,为自升式平台桁架腿的概念设计提供了一种有效工具.     

含单腐蚀和群腐蚀缺陷高强钢管道失效压力

腐蚀是引起油气管道破坏的重要原因,群腐蚀是常见的缺陷形式。文章基于非线性有限元,对单腐蚀缺陷高强钢油气管道的失效压力进行了分析,回归了单腐蚀管道失效压力计算公式,考虑群腐蚀轴向和环向未腐蚀区域的影响,提出了群腐蚀管道失效压力计算方法,给出了群腐蚀缺陷高强钢管道失效压力计算实例,并与实验结果和有限元计算结果对比分析,证明计算方法的合理性,为复杂腐蚀缺陷高强钢油气管道剩余强度评估提供了参考。