超大型浮体柔性连接器极限强度模型试验研究

本文针对五模块横向下浮筒式超大型浮式结构物,基于刚性模块柔性连接模型计算获得连接器的工作载荷和极限载荷,结合超大型浮体结构形式和连接器构型特点,设计并开展了柔性连接器结构极限强度模型试验,获得了连接器结构的失效模式和极限强度.试验结果表明该连接器设计合理、连接安全、结构可靠,为验证柔性连接器极限强度评估方法和优化柔性连接器设计方案提供了依据.     

超大型浮体模块柔性连接功能仿真模型试验研究

精确评估模块柔性连接性能对连接器和超大型浮体的结构安全性具有重要意义,而模型试验是获取超大型浮体模块柔性连接性能的必要手段。文章以横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,根据连接器动响应计算结果,设计了柔性连接器模型;通过不同幅值和载荷组合的连接器静态拉伸和压缩试验,研究了超大型浮体连接器的刚度特性,探讨了组合载荷对连接器刚度的影响;通过不同幅值和周期的连接器纵向动态载荷试验,研究了超大型浮体连接器在动态载荷作用下的结构响应,验证了超大型浮体连接器结构的安全性和适用性。试验结果表明在静态和动态载荷作用下文中设计的柔性连接器连接可靠、结构安全,连接器载荷、位移和应力测量结果可为验证连接器结构设计和计算方法提供依据。     

超大型海上浮式基地柔性连接器设计及强度分析

超大型海上浮式基地（VLFB）连接器的设计是 VLFB 设计过程中非常关键的环节。文章采用 Sesam/GeniE建立 VLFB 模块水动力模型,计算出不同刚度连接器在4个海况下的最大载荷值,选取了合适的连接器刚度,并计算出此刚度下的连接器在5个海况下不同浪向角的连接器载荷,选取7级海况45°浪向角的载荷作为设计载荷值,提出了一种柔性连接器的设计方案,并用 Abaqus 建模进行非线性分析,结果表明方案符合设计要求,为VLFB 连接器的设计提供了参考。     

超大型浮体柔性连接器疲劳强度模型试验

为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用三维有限元方法计算了连接器结构应力,分别基于S-N曲线和裂纹扩展,给出了柔性连接器疲劳寿命评估方法。比较分析表明,计算得到的连接器结构应力和疲劳寿命与模型试验结果吻合,文中方法可用于柔性连接器结构疲劳强度设计     

近海移动式栈桥码头运动性能计算方法

运用有限水深多浮体三维势流理论和谱分析理论，结合实例计算，建立了一种计算近海移动式栈桥码头三维运动响应的方法，该方法将栈桥码头简化为刚性模块柔性连接器模型（RMFC），柔性连接器被假定为线性弹簧。通过将计算结果与实验结果比较，验证了本文提出的计算方法可以用于预报近海移动式栈桥码头在海浪作用下的三维运动响应情况，其计算结果可以作为设计连接器及锚链的依据。     

沿海城市预制装配式混凝土建筑外墙防水技术研究

针对建筑的传统外墙防水技术防水程度较低的问题,提出一种沿海城市预制装配式混凝土建筑外墙防水技术,通过基础墙板与夹芯防水墙板的复合实现混凝土夹芯防水墙板的设计,利用墙板连接件连接混凝土夹芯防水墙板各层的构造,将混凝土夹芯防水墙板与建筑主体结构进行柔性连接,实现了预制装配式混凝土建筑的外墙防水。为了验证该技术的防水程度,将该技术与传统外墙防水技术进行防水程度的比较,其防水程度分别为74.9%、60.2%、37.6%,通过对比可知该技术的防水程度最高,验证了该技术的优越性。     

新型拼接式海上栈桥码头三维运动响应计算方法研究

文章提出了一种计算新型拼接式海上栈桥码头三维运动响应的计算方法,即将拼接式海上栈桥码头简化为刚性模块柔性连接器模型(RMFC),柔性连接器被假定为线性弹簧,采用有限水深三维势流理论计算水动力,重点分析了6种浪向的改变对栈桥码头三维运动响应的影响,并将谱分析结果与实验结果进行了比较.结果表明应用文章提出的计算方法得到的计算结果可以作为设计连接器及锚链的依据.     

RMFC模型在新型拼接式海上栈桥码头三维运动响应计算中的应用

将刚性模块柔性连接器模型(RMFC)应用于拼接式海上栈桥码头的三维运动响应计算,柔性连接器被假定为线性弹簧,采用有限水深三维势流理论计算水动力,重点分析了6种浪向的改变对栈桥码头三维运动响应的影响,并将谱分析结果与实验结果进行了比较.结果表明本文提出的计算模型能够很好地反映拼接式海上栈桥码头的三维运动响应情况,其结果可以作为设计连接器及锚链的依据.     

多模块MOB连接器动力特性研究

以7模块MOB为研究对象,利用RMFC模型,基于势流理论对7个构成模块单元进行3D水动力性能分析,计算过程中考虑了由于遮蔽效应而导致的浮体间相互作用。编制基于频域的多浮体运动和柔性连接器载荷计算程序,计算在规则波和不规则波下的连接器载荷值,并比较不同连接器刚度下各柔性连接器载荷值。计算结果表明,波浪入射角、波频、连接器刚度和海况对连接器载荷响应具有显著影响。本文的计算结果可为MOB柔性连接器设计与模块耐波性设计提供参考。     

多模块MOB连接器动力特性研究

以7模块MOB为研究对象,利用RMFC模型,基于势流理论对7个构成模块单元进行3D水动力性能分析,计算过程中考虑了由于遮蔽效应而导致的浮体间相互作用.编制基于频域的多浮体运动和柔性连接器载荷计算程序,计算在规则波和不规则波下的连接器载荷值,并比较不同连接器刚度下各柔性连接器载荷值.计算结果表明,波浪入射角、波频、连接器刚度和海况对连接器载荷响应具有显著影响.本文的计算结果可为MOB柔性连接器设计与模块耐波性设计提供参考.     

一腱断裂下深水张力腿平台非线性动力响应及系泊特性研究

张力腿平台采用特殊的垂直系泊系统,属于半顺应半刚度式平台,平台主体-系泊系统-立管之间的耦合动力响应是张力腿平台设计的关键,直接影响平台的安全性和可靠性。文中首先采用数值模拟和模型试验相结合的手段对一座工作水深为500m的张力腿平台运动响应和系泊特性进行了对比验证,模型缩尺比为1：40,试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验室进行,数值计算采用SESAM软件。在试验验证的基础上重点对一腱断裂的前、后平台水动力性能进行了对比分析,重点关注有义波高、特征周期以及浪向角等因素对六自由度运动响应以及张力腿张力特性的影响。     

基于稳定性理论的张力腿平台横摇固有周期分析

文章以稳定性理论为基础提出了一种张力腿平台横摇固有周期计算模型,分析了横摇临界角对平台横摇稳定性的影响,并将其应用于分析平台设计参数对横摇固有周期的影响。提出在一个横摇周期里,最后稳定横摇临界角对应的时间历程为1/4横摇固有周期这一假设,基于此假设,编制计算机计算程序,计算横摇运动中每一个横摇角,判断其稳定性,找出一个横摇周期内最后稳定横摇临界角对应的时间历程,求解横摇运动固有周期。考虑两种横摇阻尼情况,计算不同初始横摇角、横摇下沉位移、张力腱长度、平台重量和横摇阻尼的横摇固有周期,论证了平台设计参数对横摇固有周期的影响。该计算模型克服了从结构角度计算固有周期工作量大、计算周期长、计算结果不可靠的弱点,使横摇固有周期计算简单、有效。通过与不考虑横摇阻尼的情况对比,分析了横摇阻尼对横摇固有周期的影响。可以快速计算处于设计阶段或者已服役张力腿平台横摇固有周期。结合一型设计中的张力腿平台,应用文中提出的横摇固有周期计算模型对该平台进行了横摇固有周期的计算,并且分析了平台参数对横摇固有周期的影响。结果表明该方法可以对张力腿平台横摇固有周期进行快速计算。并可推广应用于其它海上结构物的横摇固有周期计算。     

超大型浮体柔性连接器动响应研究

为了降低VLFS(超大型浮体)模块连接的巨大载荷,通常选择柔性连接器.本文以某横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,采用RMFC模型(刚性模块柔性连接器)分析连接器载荷和模块运动响应,并与三模块模型试验进行比较验证.通过较高和较低横向刚度的系列纵向和垂向刚度组合的连接器载荷计算,给出连接器载荷随刚度变化的关系,分析连接器载荷峰值出现的原因.针对连接器载荷峰值对应的刚度组合,计算模块运动响应,分析模块相对运动模式.研究结果表明,对于较高和较低的横向刚度,均存在一定的纵向和垂向刚度组合,导致连接器载荷出现较大的峰值;连接器载荷峰值对应浪向角85°左右的海况,模块相对运动主要表现为艏摇.     

张力腿平台顶张紧式立管强度分析

顶张紧式立管（Top Tensioned Riser,简称TTR）是张力腿平台（Tension Leg Platform,简称TLP ）的关键部分之一。根据API RP 2RD 规范,探讨了TLP平台TTR的总体强度分析方法,并以中国南海某油田环境条件为基础,采用单层管等效模型模拟多层管TTR,利用Orcaflex软件对TTR总体强度进行了分析,同时探讨了采用规则波或不规则波以及内孤立波对立管应力分析结果的影响,对今后TTR的研究和设计具有一定的参考作用。     

平台运动对张力腿非线性涡激振动的影响

把张力腿简化成线性的欧拉-伯努力梁模型，研究了在波浪海流及浮体共同作用下，张力腿的横向非线性涡激振动，采用Galerkin法把非线性的偏微分方程转化为常微分方程，应用4阶龙格-库塔法进行数值求解。结果表明，平台的运动是影响张力腿横向涡激振动的一个重要因素。     

新概念张力腿平台水动力性能分析

张力腿平台对水深具有高度敏感性,随水深变化,垂直面内的运动受到显著影响。对于超深水情况,对张力筋腱的设计提出更高的要求。为了改善这一状况,提出了一种新概念张力腿平台设计方案——Tension Based Tension Leg Platform(TBLP),它可以成倍地增加TLP适用的水深范围。对于已经使用的中等水深下的传统型的TLP,通过增加张力基底,就可以将其使用于更深的海域。针对这一新型TBLP概念,对典型的传统型TLP和TBLP水动力性能进行了初步分析比较,得出TBLP优于常规设计的水动力性能。     

Sea trials of Sigma wave energy converter – slacking and snapping of TLP mooring lines

Sigma Energy has performed its foremost prototype tests of scaled wave energy converter in a real sea environment. The prototype was a point absorber with a cylindrical buoy, a mechanical power take-off system with a counterweight, moored to the seabed as a tension leg platform (TLP) with three equal tendons. In these extensive experiments, numerous device characteristics were measured and analysed. The present paper focuses on the dynamic forces in the mooring lines, and some unexpected and rare data obtained. It is well known that TLP tendons are prone to a brief loss of tension (the slacking) and that, after such events, high snapping forces of short duration can arise. Partly by intention, and partly due to underestimation of the dynamical forces, several such slacking-snapping incidents were recorded during the experiments. In some severe storms, the snapping forces were up to six times higher than the tendon pretension. The paper presents several recordings of dynamic forces and platform motion during these critical events. It analysis them, and gives a typical scenario under which they occur. It gives also some theoretical explanations, and numerical predictions of dynamical tendon forces, with their comparison to the experimental results.     

基于响应分析的张力腿平台设计方法（英文）

The typical industry practice for Tension Leg Platform(TLP) design focuses on a conventional short-term design recipe, which assumes that an N-year design environment leads to an N-year response. In the response-based design method, the TLP is designed to withstand N-year responses rather than respond to N-year environmental conditions. In this paper, we present an overview and a general procedure for the response-based design method and use a case study to compare the critical TLP responses between the two methods. The results of our comparison show that the conventional short-term design method often contains an element of conservatism and that the response-based design method can reduce the design conditions and thereby achieve cost savings.     

Response-based analysis for Tension Leg Platform

The typical industry practice for Tension Leg Platform (TLP) design focuses on a conventional short-term design recipe, which assumes that an N-year design environment leads to an N-year response. In the response-based design method, the TLP is designed to withstand N-year responses rather than respond to N-year environmental conditions. In this paper, we present an overview and a general procedure for the response-based design method and use a case study to compare the critical TLP responses between the two methods. The results of our comparison show that the conventional short-term design method often contains an element of conservatism and that the response-based design method can reduce the design conditions and thereby achieve cost savings.     

张力腿平台系泊风险评估方法研究

文章结合模糊综合评判法、层次分析法以及概率论提出了一种风险分析的评估方法,识别了系泊中的风险因素,建立完善了相应的风险评估指标体系,并将其应用于设计中或已服役作业的张力腿平台系泊风险评估。将不同风险评估结果视为风险的总体的随机样本,用概率论和置信区间对风险评估结果进行置信度评价。克服了单一评价方案主观性太强的弱点,使评价更具有客观性和可信性。经过分析和计算实例表明,该系泊风险评估方法是适用和有效的。利用获取的评价结果,识别设计或已建成服役的张力腿平台系泊风险指数高的风险因素,并采取有效措施,加强培训及时检修设备,以防止意外的发生。结合一型设计中的张力腿平台,应用文中提出的数值风险评估模型对该平台的系泊系统进行了风险评估。结果表明该方法可以对张力腿平台的系泊风险评估中的主观因素进行客观有效的评估。并可以推广应用于其他海上结构物的风险评估问题中。