Leg Structural Strength Study of Offshore Jack-Up Unit under Storm and Drilling Condition

利用ABAQUS/AQUA有限元软件,对某一典型倒K型桁架式桩腿在风暴和钻井作业载荷工况下结构强度进行了线性和非线性计算,获得了弦杆、斜撑和水平撑杆的应力和位移整体分布;详细分析了载荷方向对弦杆、斜撑和水平撑杆的应力和位移的影响;参考规范选取确定材料许用应力,对结构强度进行了校核.采用梁单元B31及矩形截面属性建立齿条板模型,并将其与弦管通过TIE单元进行绑定约束,模拟弦杆的真实结构,根据海流方向与弦杆夹角选择相应的水动力拖曳系数.     

自升式钻井平台倒K型桩腿结构优化设计

综合考虑了风浪流等环境载荷及环境载荷作用角度的影响,运用有限元软件对自升式钻井平台倒K型桩腿结构尺寸进行了优化,并基于优化结果论述了倒K型桩腿结构尺寸及其力学性能随位移约束的变化规律。研究结果表明:不同位移约束下,倒K型桩腿弦杆、横撑杆、斜撑杆及内撑杆的体积比例分别保持在77%、9%、13%及1%左右;而在相同的位移约束下,最大应力会随着作用角度的变化围绕平均应力上下波动,且波动率约为±0.0775%。     

油船斜撑杆结构理论计算分析

油船结构轻量化设计中,船体横向强框和横舱壁水平桁端部优化为类似斜撑杆的轻型结构,并在多型油船上进行了实船应用。然而,目前还没有相关规范和标准用来指导斜撑杆结构的设计。本文通过建立相关结构力学模型,得到斜撑杆结构的轴向载荷理论值,并验证相关力学模型及理论结果的有效性。最后对影响斜撑杆轴向载荷的主要因素进行了研究分析,能够为斜撑杆结构的优化设计提供一定的指导。     

油船斜撑杆结构理论计算分析

油船结构轻量化设计中,船体横向强框和横舱壁水平桁端部优化为类似斜撑杆的轻型结构,并在多型油船上进行了实船应用。然而,目前还没有相关规范和标准用来指导斜撑杆结构的设计。本文通过建立相关结构力学模型,得到斜撑杆结构的轴向载荷理论值,并验证相关力学模型及理论结果的有效性。最后对影响斜撑杆轴向载荷的主要因素进行了研究分析,能够为斜撑杆结构的优化设计提供一定的指导。     

拖航工况自升式平台桩腿结构强度计算分析

利用SACS软件对自升式平台桁架形式的桩腿在拖航工况下的结构强度进行有限元分析计算,根据AISC规范校核桩腿强度,分别对桩腿结构中的弦杆间距离、弦杆截面形状、横撑和斜撑的变化对桩腿结构强度的影响进行分析.     

海上风机半潜型浮式基础结构设计及整体强度分析

综合考虑海洋环境载荷及气动载荷,探讨了半潜型浮式基础结构设计及整体强度分析方法。针对一座安装在120m水深海域的5MW海上风机,参考海洋结构设计的有关规范,设计了由三立柱、斜撑、水平撑等构件组成的浮式基础。应用SESAM软件,建立了风电浮式基础整体有限元模型;根据莫里森公式和势流理论分别计算构件及立柱的水动力载荷,并运用叶素理论计算风机叶片的空气动力载荷;综合施加水动力载荷及叶片气动载荷,计算浮式基础结构的应力分布和变形分布。根据ABS规范,综合考虑构件压应力和弯曲应力,校核了构件的压-弯强度。计算分析结果表明,连接塔柱与立柱斜撑的两端部位应力较大,属于结构的危险部位。     

疲劳裂纹损伤下海洋平台结构的极限强度研究

基于多尺度建模方法构建了含裂纹损伤海洋平台结构的混合尺度有限元模型,其包含由壳单元描述的细观节点和由梁单元描述的宏观构件.将该多尺度模型用于研究波流耦合载荷作用下关键节点处焊缝裂纹的扩展规律.并将疲劳裂纹引入整体海洋平台的结构模型,在极端水平(水线处)载荷作用下,研究裂纹分布位置影响结构极限强度的退化规律.研究结果表明:水平载荷作用下,关键节点的斜撑在平行于载荷作用方向产生的裂纹相比于其他部位的裂纹,会导致更为显著的结构极限强度退化;处于结构受拉侧的裂纹,使得结构极限强度退化尤其严重;裂纹分布位置的差异会导致不同程度的极限强度退化,但仅关键节点处的裂纹才会显著削弱结构的极限强度.     

大型集装箱船在斜浪工况下的扭矩特征研究及结构强度分析

随着大型集装箱船的发展,针对斜浪条件下扭矩载荷特性及其结构强度的分析研究日益重要.本文采用选定的某大型集装箱船开展动态载荷(DLA)分析,建立了水动力湿表面计算模型和质量模型,研究基于扭矩传递函数和主要载荷控制参数的斜浪设计波参数确定方法,分析超越概率水平对扭矩载荷计算结果的影响.考虑典型斜浪参数和超越概率水平,分析对比DLA扭矩与船舶规范(ABS和HCSR)扭矩的差异及原因,提出集装箱船扭矩载荷计算与应用的建议.在此基础上,选定3个斜浪计算工况(45°,60°和75°)开展结构强度分析,通过分析应力计算云图,研究扭矩载荷下船体结构响应的关键位置及其应力趋势.该研究可为大型集装箱船结构设计过程中船体梁扭转强度计算、舱口角隅设计、抗扭箱强度评估等方面提供有益的参考.     

半潜式平台横撑波浪抨击载荷下结构强度分析

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑半潜式平台承受的风载荷、流载荷和波浪载荷等共同作用,以及采用锚泊系统的全尺度模拟,以某典型半潜式平台为例,利用Ansys-AQWA软件对半潜式平台横撑在波浪砰击载荷下的响应进行非线性数值分析。针对抨击工况中的10个子工况结果,以90%的Gumble分布值作为最终的平台横撑波浪砰击载荷。并运用此分析结果,结合横撑在总体结构强度的应力分布,分析了半潜式平台横撑在考虑波浪砰击下的结构强度。通过数值模拟研究表明:波浪砰击对横撑的影响很大,在横撑的结构强度分析中应充分考虑。     

超大型浮体横撑结构极限强度分析

超大型浮体(VLFS)的横撑是整个结构的关键部位,极易发生破坏,因此有必要对超大型浮体横撑结构进行极限强度分析。文章以超大型浮体横撑为研究对象,计算其在两端受压、受拉、受剪切和受弯矩作用下的极限承载力,分析其失效模式,并讨论边界约束、初始缺陷和海水腐蚀等因素对撑杆结构极限承载力的影响。结果表明,撑杆结构受压失效模式表现为屈曲失效和塑性变形;受拉、受剪和受弯失效模式表现为屈服和塑性流动;边界条件、初始缺陷和腐蚀对撑杆结构的极限承载力具有一定的影响。文中研究结果可为超大型浮体横撑结构设计和安全可靠性分析提供相关依据。     

复杂荷载条件下变刚度多层框架码头设计优化

以常德达门船舶有限公司吊机码头工程为例,建立多个框架码头三维有限元模型,在分析研究变刚度多层框架码头承受不同位置船舶水平撞击力下的变形特性的基础上,通过对比有无竖向斜撑、水平斜撑等方案对码头整体变形的影响,提出增加竖向斜撑而不增加水平斜撑的优化方案。该优化减少了复杂荷载条件下框架码头结构的变形,在有限的工程投资下,增加了结构的整体性,提高了结构的可靠度。     

自升式钻井平台钻台结构强度研究

钻井包作为钻井平台的核心之一,设计中对其主要结构钻台的强度分析显得尤为重要。本文利用了有限元法,结合平台钻井工艺要求,综合考虑所有作业及环境载荷,对某400英尺自升式钻井平台在各作业工况下的钻台结构强度进行了计算分析,获得了钻台主要结构的应力和变形分布。依据规范选取材料许用应力,对结构强度进行了分析;并深入探讨了其边界条件的选取及各种载荷的计算和施加方法。     

底梁式全直桩高桩码头水平力作用下的特性分析

全直桩高桩板梁式码头结构整体刚度较小,抵抗水平荷载的能力较差,为改善其不足,提出了底梁式全直桩高桩板梁码头结构型式。文中运用有限元方法,并选用非线性钢筋混凝土结构为计算模型,分别对有无底梁的全直桩高桩码头结构在水平力作用下结构的变形及内力特征进行了计算分析比较。结果表明:全直桩高桩码头结构由于设置了底梁后,结构整体刚度增大,其抗水平能力大幅度提高。     

舱口盖强度计算方法

在某集装箱舱口盖结构强度的有限元计算中，对舱口盖周围水平限位器和支撑块处的约束以及顶部压紧器处的关联程度进行了模拟，分别讨论了在垂向设计载荷的情况下，水平限位器、支撑块处的不同约束以及顶部压紧器的不同关联程度对舱口盖应力分布的影响，得出更符合实际情况的舱口盖结构强度计算方法。     

双层水平板式防波堤结构箱型水平板研究

双层水平板式防波堤是一种新型的水工结构物,采用上下两层水平板达到消浪、透水的目的.本文研究的水平板采用钢制箱型板结构.根据物理模型试验测定的波浪荷载,应用ANSYS有限元软件,分别探讨不同支承形式、钢板厚度、H型钢加劲肋个数和型号等因素对水平板应力和变形的影响,并与传统计算方法相比较,为双层水平板式防波堤的结构设计及工程应用提供参考.     

岸边集装箱桥式起重机撑管封板疲劳开裂分析

为探究岸边集装箱桥式起重机撑管封板受载情况和焊缝危险位置的疲劳寿命,对65 t/60 m岸边集装箱桥式起重机的典型载荷工况进行分析。计算门框上水平撑管的疲劳载荷幅值,研究撑管封板焊缝的受载情况,应用S-N曲线法计算焊缝的结构应力并分析焊缝危险位置的疲劳寿命。结果表明,最大von Mises应力出现在封板与节点板端部角焊缝的焊趾上。封板焊缝危险部位的疲劳寿命无法满足岸边集装箱桥式起重机安全服役30 a的要求。     

基于ABAQUS的下闸首结构应力变形三维非线性有限元分析

针对东淝河船闸下闸首结构及受力复杂问题,采用三维非线性有限元ABAQUS软件,分析研究下闸首在不同工况下的位移及应力场。计算结果表明,针对复杂结构采用三维有限元分析软件较以往传统的二维平面计算分析方法更有优势,东淝河船闸下闸首的水平位移和垂直位移均满足规范要求。三维有限元分析结果能比较直观、准确反映下闸首整体强度和位移状况,为评价结构安全性态提供依据。     

The effects of chord length and boundary conditions on the static strength of a tubular T-joint under brace compression loading

Non-linear finite element analysis is used to assess the static collapse strength of a sample tubular T-joint configuration subjected to compressive brace loading. Two series of models are used to assess the effects of varying the chord length L, one series having simply supported chord ends and the other having fixed chord ends. It is shown that chord length and boundary conditions can have a significant influence on static collapse loads. The results are discussed in the light of current design procedures.     

装配式高桩码头全简支梁水平力传递性能

全简支梁结构具有快速装配的优点,但由于对其水平力传递性能研究不足,在装配式高桩码头中应用较少。通过有限元模型计算对比,分析了全简支梁结构受水平集中力情况下码头结构的位移分布规律。结果表明：全简支梁体系对码头结构水平力传递性能削弱的影响较小,在面层连续的情况下能有效传递水平力,是可行的装配式技术方案。采用全简支梁体系的高桩码头结构宜在《码头结构设计规范》规定的基础上,将水平力分配系数及计算位移值适当提高。     

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。