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。     

面向腐蚀环境的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

以某公司300ft自升式海洋平台桩腿为研究对象,根据平台桩腿的工作环境的波高和波浪周期对其疲劳环境工况进行划分,采用Airy波理论和PM双参数谱计算平台桩腿不同工况下所受的波浪力谱,通过ANSYS有限元软件对平台进行三维建模,分析其在波浪力下的应力响应。建立桩腿在环境载荷下的可靠性模型,同时针对当前研究中的不足,考虑到腐蚀对于桩腿可靠性的影响,提出并建立在环境载荷与腐蚀耦合作用下的桩腿时变可靠性模型,根据应力响应分析结果,分析桩腿腐蚀最严重区域构件的时变可靠性变化规律,对比两种模型下的桩腿结构可靠性,确定腐蚀因素对桩腿时变可靠性的影响。根据可靠性分析结果,结合自升式海洋平台桩腿的工作环境和服役周期,为平台桩腿的维护与保养提供一定参考。     

300ft自升式平台极限工况强度评估

为了评估自升式平台极限工 况下的强度问题,采用有限元分析方法,基于ABS自升式平台结构规范,考虑平台工作载荷、风浪流等环境载荷、P-△效应等,应用谱分析方法确定设计波、设计载荷及设计工况,对平台的桩腿及主体结构进行了强度评估.通过对300 ft自升式平台的有限元分析计算表明:平台整体均满足屈服强度要求,高应力发生在桩腿与平台主体连接处;平台满足整体屈曲稳定性要求,独立构件的局部屈曲发生在桩腿与平台主体连接处.由此,连接部位是平台设计、强度评估需重点关注的.     

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。     

风暴条件下自升式平台桩腿强度对节距敏感性分析研究

文章以自升式平台桁架式桩腿优化设计技术研究为目标,完成风暴条件下桩腿强度对节距敏感性分析。通过风洞试验技术获取风载荷数据;基于STOKES五阶波理论和MORISON方程,采用DNV开发的SESAM软件WAJAC模块分析获取波流载荷数据;通过特征值分析得到平台自振周期和一阶偏移值,进而获取计及DAF效应的惯性载荷和P-△效应的二次惯性矩。基于上述载荷计算结果,重点对不同节距的桩腿结构进行强度校核,给出目标平台桩腿节距优选值,形成桩腿强度对节距敏感性分析技术,为平台核心部件的自主设计提供技术参考。     

自升式平台的局部结构应力分析

利用有限元法对自升式海洋平台纵舱壁和横舱壁上开孔前后的应力进行计算,分析开孔形状及开孔处采用不同的加强方式对局部结构应力的影响,计算得到开孔不同形状及不同加强方式时结构的应力。在平台主体舱壁上开圆角矩形时应力较小,在开孔上增加面板可以显著降低孔边缘的应力。平台桩腿开孔时应力集中系数急剧增加,桩腿载荷不同对桩腿受力有很大影响。     

基于PATRAN环境的自升式平台强度评估程序开发

通过PCL和Fortran语言开发了基于PATRAN的自升式平台强度评估程序MYWORK(Mobility Workbench)。以桁架式桩腿自升式平台为例,基于ABS自升式平台结构规范,通过对平台工作载荷、风浪流等环境载荷、P-Δ效应等的自动加载及对平台桩腿、主体结构的自动强度评估,简要介绍了MYWORK的主要功能模块、分析操作流程及MYWORK的应用。通过MYWORK的载荷预报模块及直接计算模块对某300英尺自升式平台进行了结构强度评估,评估过程及评估结果验证了MYWORK的高效性、可靠性。     

几种自升式平台桩土作用有限元简化方法的比较

文章以某一自升式海洋平台桩腿结构作为研究对象,在分析环境载荷作用下自升式海洋平台桩腿—土相互作用机理的基础上,结合通用有限元软件ANSYS,对于如何在有限元建模中正确地考虑桩腿—土的相互作用的问题进行了研究,建立了完整的海洋平台桩腿模型,并分别采用了三种不同的有限元建模方法来模拟土层和桩腿之间的相互作用,通过有限元计算结果与实际检测样本数据的比较,分析了三种简化方法的准确性和可行性。     

深水自升式钻井平台动静响应分析及疲劳寿命预测

以某桁架式深水自升式钻井平台为研究对象,基于Ansys软件研究平台在波、浪、流耦合作用下的静动力响应及疲劳寿命。考虑风暴自存与正常工作2种典型工况,结合载荷最不利组合对平台船体和桩腿进行强度校核。重点研究平台在随机波浪力作用下的瞬态动力响应和随机振动响应,得到平台受力与变形等响应结果,并基于随机振动响应结果对平台进行随机疲劳寿命预测。结果表明,平台具有良好的抗风浪能力,结构强度与疲劳寿命均满足规范要求,结构最大应力发生在船体与桩腿连接处,为231 MPa;工作寿命超过50年。本文研究方法及分析过程可为不同类型自升式钻井平台的强度校核与寿命预测提供技术参考。     

几种自升式平台桩土作用有限元简化方法的比较（英文）

文章以某一自升式海洋平台桩腿结构作为研究对象,在分析环境载荷作用下自升式海洋平台桩腿—土相互作用机理的基础上,结合通用有限元软件ANSYS,对于如何在有限元建模中正确地考虑桩腿—土的相互作用的问题进行了研究,建立了完整的海洋平台桩腿模型,并分别采用了三种不同的有限元建模方法来模拟土层和桩腿之间的相互作用,通过有限元计算结果与实际检测样本数据的比较,分析了三种简化方法的准确性和可行性。