基于腐蚀疲劳裂纹扩展的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

本文研究了腐蚀与疲劳载荷耦合作用下自升式平台桩腿服的可靠性问题。采用ANSYS对自升式海洋平台桩腿结构进行建模,根据平台服役海域的波浪散布图对桩腿结构的工况进行划分,确定浪溅区桩腿结构的疲劳关键节点及其等效应力;以桩腿材料E690高强钢为对象,进行腐蚀疲劳裂纹扩展实验,获得了不同环境下的疲劳裂纹扩展参数;提出了基于断裂力学的浪溅区桩腿关键节点的时变可靠性模型,与采用现有腐蚀模型的桩腿时变可靠性指标进行了对比,结果表明了本文所提方法能有效地反映平台桩腿服役期间关键节点的时变可靠性变化趋势,为平台在服役期间的安全运行与维护保养提供了理论指导。     

基于ANSYS的自升式海洋平台桩腿风暴自存工况动态响应研究

桩腿是支撑海洋钻井平台的关键构件之一,它的设计优劣直接关系到整个钻井平台的使用寿命。本课题主要对桁架式桩腿进行强度分析,在已经具有JU200自升式钻井平台的相关技术参数下,查阅相关资料,并基于Airy波和Stokes波理论确定了在风暴自存下的自升式海洋平台桩腿的风浪载荷的耦合载荷。根据桩腿的工况进行环境载荷的计算,确定和简化有限元模型的不同的边界条件,使用了ANSYS有限元分析软件及其参数化设计语言APDL对桩腿进行仿真。探讨研究自升式海洋平台桩腿工作环境载荷模拟的有效性与适用性以及自升式海洋平台桩腿结构响应模型的有效性,这对于安全评估、设计桁架式桩腿提供了一个有效的方法和工具。     

波流耦合力对海洋平台桩腿楔块的影响

由于受到各种海洋环境的考验,对于海洋平台结构楔块强度有严格的要求。目前海洋平台楔块面临损耗过快、寿命低下的缺陷,需要频繁更换。为了保证海洋平台的更加合理安全运作,对于目前自升式海洋平台的平台桩腿楔块需进行改进。考虑到波流耦合力对于海洋平台桩腿以及楔块的影响,通过研究自升式海洋平台受到的各种外载荷,从而能够为海洋平台楔块性能得以改善奠定基础。本文通过有限元法建立海洋平台楔块处桩腿及相连平台的模型,施加波浪力、风力等外部载荷,模拟在波流耦合力的作用下,桩腿以及楔块的受力情形,通过计算得到楔块处桩腿的局部应力分布,分析波流耦合力对于桩腿楔块局部强度的影响。通过对楔块结构受力、破坏形式的研究,为后续楔块结构性能的改进打下坚实的基础。     

自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处的简化疲劳分析

研究了自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处结构的简化疲劳分析方法。首先建立平台整体水动力模型,计算得到基于一定概率下的波浪载荷。然后建立部分圆柱桩腿和整个桩靴的有限元模型,依据该概率下的波浪载荷计算得到桩腿与桩靴连接结构的最大热点应力范围。最后根据简化方法公式计算了此处结构在该概率下对应的许用应力范围并进行校核。该方法可为同类型结构的简化疲劳评估提供重要的参考意义。     

环境载荷对自升式钻井平台动力响应的影响

为了研究海流载荷、波浪载荷、风载和浮力等环境载荷对自升式钻井平台力学响应的影响,进行了某平台在自存工况和作业工况下的数值分析。分别采用等效梁单元、梁单元、线性弹簧单元和线弹性基础模型来模拟船体、桩腿、船体-桩腿和桩靴-土壤。应用Stokes fifth-order波浪理论模拟水质点的运动规律,得到平台的响应特性。考察了各种环境载荷对平台数值计算结果的影响。结果表明:在自升式平台建模过程中,须要考虑浮力的作用,还应特别关注风载的影响,其次是海流载荷,最后是波浪载荷。     

自升式平台的结构强度计算

自升式平台在海洋石油开发中被广泛应用,为保障平台在各类海况中正常工作,其结构强度是安全评估的重要依据。以渤海海区的自然环境条件为设计背景,考虑风载荷、流载荷、冰载荷和波浪载荷等环境载荷,以及载荷沿横向、纵向和斜向作用时,对平台的结构强度进行有限元分析,计算平台桩腿和主体结构在不同工况下的应力与变形,表明平台主体和桩腿上最大应力发生在风冰载荷横向作用的工况;在横向外载荷的作用下,桩腿靠近泥面的部分和固桩室附近受到的应力大,应进行局部加强;平台主体部分局部载荷较大的甲板区域也应加强;纵向构件必须满足强度要求才能确保平台承载的最大应力。综合计算结果,为该平台结构的优化设计和安全评估提供参考。     

自升式钻井平台动态响应研究

综合考虑风浪流等环境载荷、桩靴与土壤之间的相互作用行为及静水压力和波浪动压力所引起的浮力效应的影响,运用有限元软件模拟了自升式钻井平台的动态响应过程,获得了0°环境载荷作用下自升式钻井平台的船体位移、桩腿危险处应力、桩靴载荷的变化规律。研究结果表明:自升式钻井平台的动态响应周期约为38s,是波浪周期的2.8倍,且在环境载荷作用角度为30°时,船体位移峰值最大,而位移均值在45°时最大。     

考虑船体与桩腿间隙的自升式平台桩腿疲劳寿命评估

以作业水深为76.2m的自升式平台为例,研究桁架式老龄自升式平台桩腿疲劳寿命的评估方法.考虑桩腿和船体之间间隙非线性接触建立整体有限元模型,针对桁架式桩腿弦杆截面为非圆柱截面的特点,提出了其水动力计算和结构应力计算的有效方法.采用有限元方法计算各疲劳子工况下的动力响应,确定应力传递函数及相应的应力谱,预报平台桩腿的疲劳寿命.     

某400ft自升式钻井平台主船体结构强度分析

考虑到某400 ft自升式钻井平台在水深91.4 m作业工况下固有周期与波浪周期相近,动态放大因子较大,作业工况下悬臂梁-钻台系统具有最大工作载荷,针对该工况分析主船体结构强度,介绍主船体强度分析中模型建立和载荷施加的注意点与细节处理,确定主船体高应力区域,为自升式钻井平台的主船体结构设计和强度校核提供参考。     

自升式起重平台站立工况总体特性研究

采用有限元计算方法针对起吊能力800t的自升式起重平台站立状态在设计环境载荷作用下的桩腿强度、桩靴支反力、锁紧装置承载力、抗倾稳性及风、浪、流载荷影响因子等内容进行了分析研究,结果表明环境载荷作用方向90°时,桩腿UC值(实际应力与许用应力之比值)最大,对平台桩腿结构最为不利;风、浪载荷对桩腿UC值影响颇大,正确计算风、波浪载荷对平台结构安全评估有重要意义。     

超大型风机安装平台自升状态下的运动响应频域分析

针对自升自航式海上风机安装作业平台在风浪较大的海上风电场区域作业时风、浪、流载荷较大,影响安全的问题,基于SESAM软件,建立海上风机安装作业平台有限元模型,在频域内计算了波浪载荷和运动响应传递函数,并进行响应谱分析。结果表明,平台运动响应受波浪周期和浪向角的影响较大,当桩腿接近海底时,有可能对导致桩腿触底,在船舶设计以及船舶实际作业时应注意避免这种现象发生。     

ANSYS在自升式平台结构强度分析中的应用

作为海洋油气资源开发的基础性设施,海洋平台的安全特性越来越受到人们的重视。本文以某自升式平台为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS软件平台,分别采用ANSYS的静力分析、模态分析研究了平台在风、流和波浪联合载荷作用下的受力特点,获得了平台的模态振动规律。分析结果显示,该平台具有较好的抗风、抗波浪力能力,但应避免平台的低频振动,而且平台桩腿始终是其较为薄弱的构件。     

海洋平台波浪荷载数值模拟研究

针对以往采用理论公式和试验方法计算波浪荷载存在一定局限性的问题,基于计算流体动力学软件Flow3D建立三维数值波浪水池模型,模拟规则波与自升式海洋平台相互作用过程,并将波浪力计算结果与理论值进行对比.     

自升式服务平台桩靴结构优化设计

桩靴作为自升式平台的重要结构之一,在整个平台的就位和作业等方面发挥着重要作用。针对350ft自升式多功能服务平台的2种桩靴结构形式,应用MSC Patran和Nastran建立有限元模型,依据美国船级社相关规范对不同工况下2种不同形式桩靴的强度进行评估,并分别对2种桩靴的质量进行统计。对计算结果进行分析比较,并提出一些可行性建议。     

多功能施工平台在恶劣环境荷载下结构动力响应

自升式多功能施工平台结构刚度小,受近海大波浪、长周期涌浪等恶劣荷载影响,结构动力响应剧烈。结合线性化的莫里森方程和随机波浪理论,以自升式多功能施工平台为原型,利用ANSYS有限元软件分别对平台模型进行了模态分析和瞬态动力响应分析,得到了平台结构的频率特性和振动特性,为平台的安全性和可靠性评估,以及如何控制平台结构的振动响应提供了理论基础。     

冰激自升式钻井平台的动力响应分析

由于冰荷载研究的限制,冰区自升式钻井平台尚未形成基于动冰力响应分析的结构设计。为了合理地开展自升式平台结构的抗冰概念设计与安全评价研究,冰荷载下自升式钻井平台的动力响应分析是十分必要的。该文首先分析该类柔性结构在动冰荷载下的动力特性;其次,结合开展的自升式平台冰荷载模型实验研究,明确带齿条桩腿的自升式平台冰荷载作用形式;最后,对渤海某自升式钻井平台在典型冰况下进行冰振动力响应分析。文中的研究对冰区自升式钻井平台抗冰设计及冰振安全评估提供了合理的参考。     

随机波浪载荷作用下深水自升式海洋平台动力响应分析

基于有限元方法,建立了深水自升式海洋平台的数学模型。结合线性化的莫里森方程和随机波浪理论,采用谱分析方法计算随机波浪栽荷。以某典型深水自升式海洋平台为原型,利用ANSYS有限元软件建立了平台的有限元模型。在此基础上,对平台结构分剐进行了的模态分析和动力响应分析,分析得到了平台的频率特性和动力特性。     

自升式平台管结构碰撞损伤机理研究

文章以自升式海洋平台桩腿直管结构为研究对象,采用简化解析法和有限元数值仿真法对其在侧向冲击载荷作用下的变形机理进行了研究。文中首先基于前期试验,对管结构的变形模式进行了简化,并利用塑性力学理论求解出管结构的碰撞力与撞深解析表达式。然后利用有限元软件ABAQUS,对管结构的动态响应进行了数值模拟,将得到的碰撞力与撞深曲线与解析结果对比,以此验证文中解析方法的准确性。该文的研究成果可以为大型平台结构碰撞性能研究提供技术支撑。     

海洋核动力平台疲劳寿命评估

针对海洋核电平台,提出一种疲劳评估方法。考虑海洋核电平台的工作特性,工作状态时选取首向浪向不等概率分布的波浪载荷,拖航状态时选取全浪向等概率分布的波浪载荷,分别计算出两种波浪载荷下的疲劳损伤度,再根据两种状态下的时间分配系数得到总的损伤度。根据提出的疲劳评估方法,建立核电平台的有限元模型,选取危险疲劳节点进行细化处理,通过有限元分析得到应力传递函数以及疲劳损伤度,验证了评估方法的可靠性,确定了危险疲劳节点的位置,并为类似平台的疲劳问题提供参考。