流花19-5气田脐带缆截面分析优化设计

流花19-5气田使用水下生产系统进行生产,采用了钢制水下脐带缆的设计。脐带缆截面设计和分析是脐带缆系统设计中最关键的部分,其决定了脐带缆的截面形式、脐带缆的重量、尺寸等重要参数。本文从脐带缆的截面分析出发,应用了蒙特卡洛模拟分析方法,优化和验证了脐带缆承压能力分析,之后进行了安装和操作分析,并提出相对于流花19-5气田所采取的一些设计优化。该技术的研究和应用可为其他深水油气田的开发提供很好的参考与借鉴效果。     

静态脐带缆安装工况参数分析

结合工程实例对静态脐带缆安装工况下的基本力学问题进行了归纳分析,依据海洋管线设计规范计算了脐带缆简化模型关键力学参数,对脐带缆安装工况下的水动力性能进行了分析。通过等效刚度替代原则建立了钢管脐带缆有限元简化模型,重点对比分析了摩擦力对脐带缆应力分布的影响,当缆体承受较大弯曲载荷时可忽略摩擦对脐带缆应力计算的影响。不同拉弯组合载荷作用下脐带缆最大应力均出现在0.025 4 m钢管受拉面,依据计算结果提出了钢管脐带缆的简化设计意见。     

开放式脐带缆结构集成辅助设计分析软件平台的开发

基于开放式设计思想开发了一套集成脐带缆截面设计与整体线型设计的软件平台。创建各功能模块的交互端口,提供了良好的信息交互功能,实现了设计流程的自动化。该软件集成了脐带缆设计中建模、分析、评估和输出的完整流程,交互性好,功能丰富。设计师可以根据软件提供的CAD模块与脐带缆结构设计的基本理论完成初始设计,然后通过专业结构设计软件的数据接口进行截面设计与整体设计,完成工程图纸与计算报告的输出。该软件填补了国内脐带缆辅助设计分析软件的空白,具有较为完善和高效的脐带缆设计分析能力。     

基于半数值方法的脐带缆拉弯能力曲线分析研究

水下生产系统脐带缆连接于水上主控站与海底管汇控制执行器之间,在安装和在位运行时脐带缆的受力情况复杂,其中工作内压下拉伸与弯曲组合形式的荷载是脐带缆承受的最显著工况之一,因此分析缆体截面拉-弯性能曲线有着重要的工程指导意义。文章首先采用理论公式对脐带缆内部关键构件钢管进行拉伸和弯曲荷载下受力分析并得到应力应变响应;同时构建脐带缆二维精细数值模型,考虑构件之间的相互作用与摩擦,分析径向外压与工作内压共同作用下缆体截面应力分布情况。通过提取钢管上热点应力并与理论结果相结合得到相应的拉—弯能力曲线。其结果同传统理论方法比较更加保守可信,可确保脐带缆在安装和在位工作时的安全运行。同时,为海洋工程管缆结构抗荷载能力设计提供一条可行途径。     

水下脐带缆水动力性能分析

脐带缆的水动力性能对水下作业装备的设计具有重要意义,本文在建立水下脐带缆动力学模型的基础上,通过对边值问题微分方程的求解分析,对分段绑扎脐带和ROV携带自由端脐带两种工况进行了定量数值计算,为解决类似工程问题提供了有效途径。     

文昌脐带缆J型牵拉入位操作的水动力分析

参考863文昌脐带缆截面设计及具体工作环境参数,利用水动力分析软件Orcaflex建立了文昌缆J型管牵拉入位的水动力分析模型,计算了脐带缆在牵拉入位过程中的水动力响应。并结合有水动力分析结果,给出了该脐带缆的相关力学性能和在牵拉入位中应注意的事项,对实际工程实践有一定的指导意义。     

脐带缆轻量化设计及其力学性能

脐带缆内部结构是由众多功能单元集成的复合结构,随着油气资源开发向深海推进,常用铠装钢丝脐带缆的有效抗拉能力急剧下降,有必要对其进行轻量化改进。因此,通过对碳纤维脐带缆的截面和芳纶增强脐带缆的增强层进行设计,从脐带缆的理论求解和数值仿真两方面分析碳纤维脐带缆和芳纶增强脐带缆相较于钢管脐带缆和铠装钢丝脐带缆的力学性能和轻量化程度。通过数值仿真分析缆长对3种脐带缆刚度的影响。研究发现,碳纤维脐带缆的轻量化程度最高,可达26.1%。     

脐带缆在海洋深水石油平台的应用现状及前景分析

脐带缆是海洋深水石油平台开发利用中必不可少的重要部件。文章基于对脐带缆在海洋深水平台的应用现状和前景的分析,重点阐述了脐带缆的功能构造和作用,并就国内外脐带缆在海洋深水平台的应用现状进行了系统性的分析,并在最后对脐带缆的发展前景进行了简要分析。     

基于乘子罚函数算法的脐带缆截面布局多目标优化设计研究

脐带缆是海上油气开采水下生产系统中的关键远程控制装备之一,其横截面由电缆、光缆和钢管等功能构件组成.不同的构件具有不同的物理特性,因此,不同的脐带缆截面布局将呈现出不同的几何特性和承载能力,脐带缆截面布局设计为典型的多目标优化问题.论文考虑脐带缆截面几何特性和力学性能指标,提出了可量化的截面布局多目标优化模型,引入乘子...     

基于柔性杆理论的脐带缆涡激振动数值模拟系统

针对目前海洋脐带缆分析软件缺乏的状况,本文基于MATLAB开发了脐带缆涡激振动数值模拟系统UCVIV-1.0.由于脐带缆的大变形和大转角会产生显著的几何非线性,脐带缆的静态平衡位形和整体力学响应计算采用了细长柔性杆模型,采用尾流振子模型模拟海流作用下的涡激力.该系统界面清晰友好,操作简单,适用于悬链线型脐带缆.选取了一组脐带缆参数,使用该系统进行了静力计算以及涡激振动计算;并将静力结果与采用国外商业软件OrcaFlex计算的结果进行了比对,发现结果吻合程度较高,在一定程度上验证了系统的可行性和准确性.本系统有望为脐带缆设计软件的开发提供借鉴.     

基于GIS的航道辅助设计平台的设计与实现

基于航道地理空间特性和航道设计相关规范及工作流程,选用Arc GIS作为基本框架,经多项关键技术开发构建而成航道辅助设计平台。平台具有自然条件分析、河床演变分析、航道尺度计算及选线布置等设计功能,并配置水深数据识别、地形坐标转换等通用工具,可对航道基础数据和设计成果进行综合管理,初步实现专业间设计协同,基本达成航道设计工作的标准化和提高工作效率的目标。     

关于海洋工程基地专用半潜驳主要设计尺度的探讨

对于某些在条件较差的海洋工程基地内建造的海洋平台项目,需由传统的船坞建造方式改为平地建造方式.结合某工程实例,介绍在计算和选取出运海洋平台的专用半潜驳的主要尺度参数时应注意的问题,为今后类似工程的设计提供参考.     

基于SIMP拓扑优化理论的结构概念设计研究

为了探讨机床结构概念设计问题,并提供符合工程实际的、用于概念设计阶段的机床结构设计方法,文中将拓扑优化方法与有限元结合应用于结构概念设计进行了研究。以UG作为CAD造型平台,以ANSYS作为CAE有限元建模和分析平台,采用SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)拓扑优化理论建立数学模型,并应用改进的启发式拓扑优化准则算法进行数学模型的求解,得到经过拓扑优化的结构概念设计的方案模型。文中将拓扑优化方法与CAD/CAE系统进行集成应用于解决船舶舵叶连接法兰面加工专机的升降台的拓扑结构优化。优化结果为结构详细设计阶段的形状优化和截面优化提供设计优化区域和原型。从结构概念设计的结果看出,其优化设计过程较稳定、有效,能够满足工程上概念设计的需要。     

金属结构CAD/CAE一体化设计平台的研究

在分析现有CAD/CAE集成技术的基础上,提出运用VB.net和SQL Server数据库技术集成Pro/ENGINEER与AN-SYS的方案,实现金属结构设计过程与分析过程的无缝连接,较好地解决了CAD/CAE数据传递的接口问题。工程实例证明,该平台不仅可以满足金属结构设计分析的需要,还能提高产品设计效率、降低设计成本,具有较高的工程实用价值。     

基于VB.Net的船舶阻力预报集成化研究

为实现对船舶阻力计算和预报的参数化研究,以10 000 DWT江海直达货船为研究对象,基于CFD技术计算船舶阻力,计算值与船模试验值的对比结果验证了使用CFD技术进行预报工作的可行性。在此基础上,结合计算分析流程并借助VB.NET平台,将所涉及的工程软件集为一体,开发出参数化分析软件,该软件可通过可视化操作进行参数输入及结果输出等操作,软件的计算值与模型试验结果的对比表明,参数化分析具有可靠性。     

半潜式生产平台立柱与上部模块连接结构设计优化及可靠性分析

半潜式生产平台是一种适用深海油气资源开发的主流装备,相比半潜式钻井平台,其在结构强度和疲劳分析方面有更高的要求。文章在规范设计及校核的基础上,采用三维结构有限元数值分析法,对半潜式生产平台关键结构优化设计和可靠性分析进行研究,以求平台关键结构区域应力状态更合理优化;基于蒙特卡洛法,针对海洋工程环境条件的复杂性和不确定性,引入载荷随机概率变化设定,进一步对关键结构进行可靠性分析及优化,以关注结构强度的可靠性。     

基于仿真的航空指挥和保障系统数字化设计技术

结合航空指挥和保障系统的特点,借鉴系统工程理论方法,提出面向航空指挥和保障系统的CAMP数字化设计方法。给出航空指挥和保障系统一体化协同设计平台架构,以及平台搭建过程中涉及的关键技术。以某型航空指挥和保障系统设计为例,介绍如何基于一体化协同设计平台实现面向不同设计人员和设计过程的航空指挥和保障系统论证、设计、仿真、集成与验证的一体化过程,对提出的理论方法进行应用验证。     

FMECA技术在舰船装备RMS一体化设计中的应用

为充分发挥FMECA(故障模式、影响及危害性分析)的作用,使其既能为装备设计、改进提供有效的建议,又能为装备RCMA(以可靠性为中心的维修分析)、MTA(维修工作分析)提供输入信息,对传统的FMECA方法进行改进,增加维修方式的分析,利用RPN(风险优先数)方法的计算结果给出初步的补偿措施,实现对FME-CA结果的重复利用。在应用案例中量化了故障发生度和危害度的评分标准,并引入EAGLE软件作为开展FMECA工作的平台,以便工程人员操作。工程实践表明,该方法推动了FMECA技术的深入应用,为实现舰船装备RMS一体化设计奠定了基础。     

围堤工程设计优化

围堤工程设计除了满足工程安全和工程质量的要求外,还应便于施工,同时也应为投资方节约成本.太过于理论化的设计会给施工带来很大困难,因此设计要根据地质地貌条件适当优化.结合长江中下游大型围堤工程,从原材料的选择、设计断面尺寸的优化、检验评定标准的实际操作性等多方面,就围提设计与施工进行探讨并提出建议.     

船用直流综合电力推进系统短路电流计算方法

直流短路电流计算方法是船用直流综合电力系统设计的重要组成部分,其设计正确与否关系到直流综合电力系统的保护设计方案与系统安全可靠运行。文章阐述了船用直流综合电力推进系统短路电流计算原理及计算方法,主要针对直流侧两极短路故障进行分析,充分考虑系统故障后的暂态和稳定过程。并给出相应的计算公式,结合实际算例,通过MATLAB的simulink平台仿真验证计算方法的正确性。