张力腿平台总强度分析关键技术研究

张力腿平台总强度分析是确定在危险工况及环境载荷下平台的结构性能,对平台服役期寿命、安全运行至关重要。文中针对张力腿平台独有的特点,深入研究了张力腿平台总强度计算载荷及工况、张力筋腱的模拟和腐蚀余量,以及安全系数的选取等关键技术;采用有限元法对某深水张力腿平台波浪载荷与总强度进行计算,根据应力结果确立了该类平台总强度主控工况、载荷传递路径与关键结构,同时结合该类平台特点分析设计波的确定以及考虑张力筋腱刚度影响的边界条件设置方法。     

老龄自升式平台极限承载能力分析

对某自升式钻井平台在完好状态和受损状态下的极限承载能力作了研究.通过逐级增加载荷的方法,对平台结构进行非线性分析,具体依据基础约束模型、载荷类型、载荷作用力方向,得到36种计算工况,分别进行完好平台和老龄平台的极限承载分析.根据结构极限状态判定准则分析得出平台的极限承载能力,计算平台的强度储备系数RSR,从而分析平台的强度储备.同时,研究分析了老龄平台在受损状态下对强度储备的影响,最后根据计算结果,对老龄平台的安全状况进行评估.     

半潜式平台破损强度评估

本文主要概述了半潜平台破损强度评估方法,比较了各船级社对冗余强度的要求。通过建立了总体有限元模型,分析了在横撑结构依次破损工况下的总体结构强度,并与平台的自存极限工况下的强度比较,得出结论。本文可以为以后的半潜平台的破损强度计算提供借鉴。     

自升式平台齿轮齿条升降装置三维接触有限元分析

齿轮齿条的强度是关系整个平台安全性能的一个重要因素,对其进行强度校核非常必要.借助ANSYS有限元分析程序,采用参数化方法与数值插值法相结合,建立了某自升式修井平台升降系统齿轮与齿条三维几何模型,在此基础上采用三维接触有限元法分别对正常升降、应急升降及平台预压载荷工况下的弯曲强度、接触强度进行了数值分析,得到了弯曲应力、Von Mises应力与接触应力.从而为齿轮齿条升降装置进行可靠性分析及疲劳分析奠定了基础.     

无横撑六立柱半潜平台总强度研究

对无横撑六立柱半潜平台的结构强度进行研究。总结该平台的研究现状,阐述其结构总强度分析流程,介绍该类型平台总强度分析的计算工况,确定目标无横撑半潜平台的设计波参数,探讨结构重点关注区域。通过与传统四立柱平台的结构总强度计算结果相对比,分析六立柱半潜平台与四立柱半潜平台在总强度方面的差异。通过对有无横撑2种型式半潜平台结构的应力情况进行对比,分析横撑结构在该类型平台设计中应用的必要性,为无横撑半潜平台的结构设计提供参考。     

半潜式钻井平台承载力极限状态设计

以半潜式钻井平台为研究对象,研究承载力极限状态设计方法的应用。文中首先介绍了承载力极限状态、分析方法、强度衡准;然后基于非线性软件ABAQUS,以加筋板架为研究对象,对其极限强度有限元数值仿真的分析方法、初始变形影响、结果分析技术等进行研究,总结形成数值仿真分析技术。在此基础上,分析半潜平台结构模型、载荷模型、边界约束等,研究目标平台在横向分离、纵剪、纵扭三种变形模式下的极限承载力及变形模式;分析等效模型、加筋模型对计算结果、计算效率的影响,提出半潜式平台极限强度工程化数值分析技术。最后,基于部分安全系数准则提出完整半潜式平台结构极限强度衡准,并对目标平台进行评估;总结形成半潜式钻井平台基于承载力极限状态的结构设计技术。     

半潜式平台极限强度可靠性研究

极限强度是半潜式平台海洋环境适应能力的显示指标,由于承载能力和环境载荷具有明显的随机性,应基于极限强度并采用可靠性方法评价平台结构安全性.文中首先阐述了解析方法和简化方法的基本步骤和关键问题,并对某目标平台总纵极限强度进行了比较研究,然后基于三维势流理论和Morison方程对生存工况下的目标平台垂向波浪弯矩进行了预报,最后基于极限强度建立了半潜式平台可靠性计算模型,并对目标平台结构可靠性和目标可靠度进行了分析.研究结果表明,简化方法和解析方法可用于半潜式平台极限强度计算,半潜式平台中垂状态结构安全性值得关注,可靠性分析结果可用于指导半潜式平台结构设计.     

撑杆结构形式的变化对半潜平台性能的影响

以三种不同撑杆结构形式的半潜式平台为研究对象,采用Morison公式和三维势流理论相结合的方法,依托SESAM软件分别进行了垂荡响应运动、波浪载荷预报和结构强度的对比分析。运用谱分析法确定设计波参数,确定中纵剖面的最大纵向剪切状态时波浪载荷最恶劣,建立三维有限元模型完成了平台的结构强度分析,并结合ABS规范校核了平台关键部位的屈服强度。论文开展的研究对半潜式平台的前期设计有一定的参考价值。     

自升式钻井平台桩靴结构强度分析

桩靴是钻井平台的重要支撑构件,其结构强度对整个钻井平台的安全起着至关重要的作用。以某自升式钻井平台桩靴为研究对象,根据ABS(美国船级社)规范要求,建立桩靴结构强度的力学模型,并合理简化,分析了预压载和自存两种工况下的设计载荷。利用有限元软件MSC.Patran/Nastran对两种工况下桩靴的强度进行分析,研究得到桩靴强度工程化分析流程以及结构强度特性,分析结果为自升式钻井平台的桩靴设计提供参考。     

张力腿平台结构总体强度分析研究

本文介绍了张力腿平台总体强度分析的主要方法,使用Sesam软件对传统张力腿平台的整体结构进行有限元模拟,并通过在位工况一年一遇及百年一遇环境条件下的总体强度分析,确定TLP主结构及关键部位的应力水平和强度要求,从而建立了TLP总体强度分析的方法.     

材料力学特性对球型耐压结构极限强度的影响

为了揭示材料主要力学性能对深海耐压结构极限承载能力的影响规律,本文以完整球壳为研究对象,采用非线性有限元方法,开展了材料力学特性变化对极限强度的影响研究。通过大量数值计算与归纳分析,得到了材料屈服强度和杨氏模量随厚径比变化对球壳极限强度的影响规律,研究发现随着厚径比的增加,材料刚度特性对结构极限强度的影响权重逐渐减少,屈服强度影响权重逐渐增加,在此研究基础上本文提出了一种考虑屈服强度变化的球壳极限强度计算新方法,为潜水器耐压结构选材与设计提供参考。     

破损船体剩余强度衡准研究

本文研究了船体破损非对称淹水和刚度损失引起的船体外载荷变化,并利用破损船体非对称弯曲极限强度计算方法详细分析碰撞、搁浅和爆炸破损对船体极限强度的影响.然后基于破损船体极值载荷和极限强度,给出破损船体剩余强度衡准,并对破损船体临界海况进行预报.     

复杂载荷作用下船体板格屈曲强度计算公式研究

分析复杂载荷作用下船体板格结构屈曲强度的影响因素,基于ANSYS软件APDL模块参数化建模,对这些因素进行相关性分析,排除无关参数,保留有关参数,得到屈曲强度的定性表达式。然后变更有关参数,得到不同的有限元模型,通过计算得到不同模型下的屈曲强度,分析大量数据,最终得到屈曲强度的定量表达式。该公式可以在工程上用于复杂载荷作用下船体板格结构的屈曲评估,具有重要的实用价值。     

十字板强度推算的抗剪强度指标在箱简型基础设计计算中的应用

新型箱筒型防波堤基础稳定性计算与抗剪强度指标的取值密切相关。在天津港地区,上覆较厚的软粘土层,处于欠固结状态,含水率高,承载力低。在施工期稳定性分析中,目前以十字板强度在工程中应用最广泛,但十字板强度实际上是土体各滑动面的抗剪强度的小值,单一的十字板强度指标无法估算新型箱筒型基础的地基土压力及承载力等。基于十字板强度随深度线性分布的规律及摩尔-库伦抗剪强度原理,结合收集的大量十字板强度实测数据,通过回归统计分析推算出地基土的2个抗剪强度指标,可应用于新型箱筒型基础稳定性和承载力的计算。该方法具有一般性,还可用于软粘土土坡稳定分析。     

端面转角对板架结构极限强度的影响研究

文章以单层板架、开孔单层板架和双层板架为研究对象,采用非线性有限元法,开展了端面转角对板架结构极限强度的影响研究。首先对单层板架、开孔单层板架和双层板架在不同端面转角下的极限强度进行了系列数值计算,然后对比分析其极限载荷和失效模式,获得了端面转角对板架结构极限强度的影响规律,为开展甲板板架结构极限强度试验提供方法参考。     

大型油船破损状态下剩余强度评估及可靠性分析

本文基于CCS钢制船舶入级规范,研究了大型油船破损状态下的剩余极限强度及其可靠性。根据船舶在碰撞或搁浅事故中舷侧和船底受损位置及受损范围的不同,设定了多种受损模式,计算各模式下的剩余极限强度。进而引入剩余强度指标,验证了其与破损范围之间近似呈线性关系。最后,考虑船舶破损后结构能力的减弱和浮态变化引起的静水弯矩与波浪弯矩的变化的影响,计算了完整及各受损模式下的可靠性指标,确定了大型油船在不同破损模式下剩余极限强度与可靠性指标之间的近似线性关系。     

全船有限元简化方法在总纵强度计算中的应用

采用全船有限元总强度计算的简化方法,阐述了具有长上层建筑、大开口、全通甲板的船舶在垂向弯矩作用下的总强度应力分布情况,提出了非常规结构船舶总强度计算方法,分析了上层建筑参与总强度的有效度。对有效避免波浪载荷及平衡力计算带来的总强度计算误差和庞大的计算工作量,缩短计算周期以及优化结构等提供指导。     

Strength analysis of fillet welds under longitudinal and transverse shear conditions

In support of the development of improved fillet weld sizing criteria for lightweight shipboard structures, a comprehensive static strength test program using longitudinal and transverse shear specimens according to AWS B4.0 Standards has been conducted. This test program covers base material with strength ranging from 71 ksi (490 MPa) to 96 ksi (660 MPa) and weld size ranging from 1/8″ (3 mm) to 3/8″ (10 mm). This paper focuses on a traction stress based analysis of the test data as an effort to establish a unified shear strength definition for load-carrying fillet weld specimens regardless of shear loading conditions. The proposed shear strength definition proves to be effective in correlating the fillet weld strength test data of the longitudinal and transverse shear specimens. The results of this investigation demonstrate that existing shear strength definitions used by various weld sizing criteria such as those given by Class Societies have two major limitations: (1) it cannot be related to a critical stress state on experimentally observed failure plane in transverse shear specimens; (2) it underestimates shear stress at failure due to severe stress concentration at weld end in typical longitudinal shear specimens. These two limitations have been shown to be the major cause for having two significantly different shear strength values: one is transverse shear strength obtained from transverse shear specimens and the other is longitudinal shear strength obtained from longitudinal shear specimens.     

淬火回火钢在深海半潜式钻井平台中的应用

阐述了超高强度的淬火回火钢（调制钢）在深海半潜式钻井平台中的应用。根据半潜式钻井平台结构承受主要载荷特征及其传递路径,对关键部位的连接结构与集中开孔区域,采用超高强度淬火回火钢;描述了超高强度淬火回火钢焊接工艺,以及采用有效措施控制其焊接裂纹产生,取得了很好的效果。     

基于波导模式的甚低频场强计算方法

受电离层反射的影响,甚低频（VLF）电波传播过程中会发生干涉,再加上电波传播本身的衰减、地理环境、电离层高度等多因素影响,使得甚低频场强计算十分困难。基于地球-电离层波导的传播模型,运用波导模式理论对甚低频电波的场强进行计算。对计算结果和实测数据的对比分析表明,波导模式理论能够准确地对甚低频场强进行预测。