深水半潜式钻井平台波浪载荷预报与结构强度评估

采用理论分析和模型试验相结合的方法,对一深水半潜式钻井平台进行了波浪载荷预报和结构强度评估,进而为平台结构设计提供了参考依据.同时,对半潜式平台波浪载荷预报和结构强度评估的分析方法和流程进行了归纳与总结.     

深水半潜平台波浪载荷模型试验研究

波浪载荷作为海洋平台在生命期内最重要的载荷形式,正确评估海洋平台的波浪载荷对结构的安全性具有重要意义.本文对一座深水半潜平台的波浪载荷进行模型试验和数值计算验证研究,模型缩尺比为1:40.采用三维势流理论对半潜平台的波浪载荷进行数值仿真验证计算.验证结果表明本次模型试验方法较好地模拟了半潜式平台所承受的波浪载荷,其研究成果,可为半潜平台的设计提供支持.     

半潜平台结构强度及全寿命强度可靠性研究

利用ANSYS及AQWA有限元方法进行某半潜平台下水前的自存工况整体强度校核,根据目前的技术状况报告评估其腐蚀度与裂缝情况,并由腐蚀度折算钢板厚度,进行现行自存工况下的整体强度校核。文中选取了JONWASP谱描述的7种海况,分别进行整体强度计算和构件强度可靠性分析,最终获得该半潜平台目前在整个使用寿命过程中的整体强度及可靠性变化的规律。     

深海半潜式钻井平台上部船体极限承载力分析

新一代半潜式钻井平台趋于采用节点少、无撑杆的简单结构外形。由于其在深海作业往往面临极其恶劣的海洋环境,因此平台结构的安全性显得尤为重要。ABS MODU规定要考虑半潜式平台在横撑结构失效后的剩余强度问题。文章基于有限元分析软件Abaqus,采用准静态法计算分析横撑失效后上部船体结构在横开、横关两种载荷模式下的极限承载能力;同时,基于"面积涂抹"技术对模型进行简化,而后计算简化模型的极限强度并对简化方法进行了讨论。研究成果可对新型半潜平台结构设计提供参考,也可为大型结构极限强度计算有限元简化计算提供借鉴。     

半潜平台内孤立波载荷特性数值模拟

以三类内孤立波理论KdV、e KdV和MCC的适用性条件为依据,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口边界条件,建立了两层流体中内孤立波对半潜平台强非线性作用的数值模拟方法。结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且在内孤立波作用下半潜平台水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合。研究同时表明,半潜平台内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;水平力的主要成分为波浪压差力和粘性压差力,粘性压差力与波浪压差力相比较小却不可忽略,流体粘性的影响较小;垂向力中粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略。此外,半潜平台对内孤立波的波形及其诱导流场的影响很小,因此采用Morison和傅汝德—克雷洛夫力公式计算其内孤立波载荷是可行的。     

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.     

半潜平台总体强度计算中的波浪工况研究

半潜平台总体强度分析中,全面考查对平台最不利的波浪工况对其安全性非常重要。根据规范和相关研究成果,同时结合对半潜平台结构特性的分析,得到一系列危险波浪载荷工况,采用设计波谱分析方法对目标平台进行水动力载荷预报和结构响应计算。结果表明目标平台的最危险控制工况是使平台产生横剖面最大水平扭转的斜浪工况,且该工况在规范推荐考察的工况之外,研究成果可为类似平台的总体强度分析提供参考。     

Accelerated second-order hydrodynamic load calculation on semi-submersible floaters

A rapid method for calculation of second-order hydrodynamic wave loads on semi-submersible platforms is developed and validated against radiation–diffraction theory. The method is based on slender-body theory and builds on modal truncation of the quadratic transfer function (QTF). The semi-submersible floater is split into individual members and the existing theory for vertical cylindrical columns is extended to include the heave force. Further expressions for the surge, heave and pitch load on the horizontal pontoons are derived and implemented. The accuracy of the method is assessed by comparison to radiation–diffraction results using the Pinkster approximation. We find that the slender-body approximation for the column surge force is most accurate for small values of the diameter-to-draft ratio. For the three sea states considered, this error is below 10% for diameter-to-draft ratios less than 0.2.Error analysis is provided for the column heave and pitch and the pontoon loads. For all members, application of 128 modes in the QTF approximation is found sufficient to accurately represent the full slender-body QTF solution.Next, the first- and second-order loads on the full floater under different sea state conditions are compared to radiation–diffraction theory. With 128 modes, the second-order loads are obtained 2500 times faster than with conventional approaches with error levels of 22% for surge, 10% for pitch and zero error for heave. The surge error is discussed and linked to the small draft of the columns. The numerical efficiency of the method allows the consideration of second-order loads in the first stages of the design and optimisation of semi-submersible floaters.     

基于AQWA的半潜式平台动力特性分析

依据三维势流理论并利用ANSYS AQWA软件对某半潜式平台进行建模。分析平台在恶劣海况下的水动力性能,并运用时域耦合的分析方法的得到了平台运动的时历曲线,同时对平台系泊锚链的系泊强度进行了校核计算。结果证明平台在恶劣海况下可安全有效的工作,本文的工作对于半潜式平台的相关设计有一定的参考意义。     

半潜式起重拆解平台重吊作业可行性分析

文章以半潜式起重拆解平台重吊作业为研究对象,对吊机作业过程中可能涉及的典型工况进行计算分析,包括单台吊机起吊及卸载工况,单台吊机带载旋转工况,两台吊机联合起吊及卸载工况。通过对吊机不同作业工况的分析,确保平台配备的压载系统、压载舱的布置可以满足重吊作业需求。     

半潜式平台耦合动力响应分析

由于海洋这一特殊的环境,半潜式平台在海上会受到风、浪、流的联合作用,使得半潜式平台产生六自由度方向的运动,影响平台的作业,因此,进行平台运动响应预报及系泊线强度校核就显得尤为重要。本文选择在1000 m水深的情况下,分别在时域和频域条件下对半潜式平台运动响应进行数值模拟,预报在频域和时域条件下半潜式平台运动响应,并对比分析在时域条件下不同风、浪、流组合工况下平台升沉运动幅值,计算设计的平台系泊线拉力,并进行强度校核。     

新型半潜钻井平台D90

首先回顾了石油钻井平台的进化过程,然后分船舶和钻井两部分,介绍了新型第六代半潜钻井平台D90的各系统的组成,作用、主要设计参数,也提及新的合拢工艺.     

半潜式海洋平台与供应船尾部发生正碰分析

随着世界上海洋平台的增多,船舶与海洋平台的碰撞事故也随之变多,碰撞事故往往产生巨大损失.为了研究其碰撞规律,本文基于有限元软件Ansys/Ls-Dyna,研究分析不同速度下供应船尾部与半潜式海洋平台的碰撞,碰撞中的流体采用附加质量法处理.为确保计算结果精度,对碰撞的局部区域进行网格细化.计算结果表明,正碰时平台内部结构单元首先发生破坏(内部结构指水平强框处单元),外板失效所需能量比内部结构大;当撞击速度小于破坏速度时,单元没有破坏,但当船回弹时,外板上的板单元产生振动,应力和能量产生短时间波动.     

半潜式起重铺管船总强度直接计算研究

半潜式起重铺管船由上平台中若干立柱和横撑以及两个下浮体组成。工作和运营时的结构受力十分复杂,文中采用直接计算方法,对各种典型工况进行有限元计算,对半潜式起重铺管船总强度载荷模式,主要载荷传递路径和结构设计关键区域进行分析和论述。     

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。     

5000 t自航甲板驳船波浪载荷与总纵强度研究

针对5 000 t自航甲板驳船,研究甲板宽大型驳船的波浪载荷及结构强度问题。根据船舶作业海域的海况条件,通过对波浪诱导载荷响应函数的计算,得出并预报船体所承受的波浪载荷。确定结构强度计算工况,分析甲板驳船结构强度问题。     

岛礁地形下半潜平台水动力性能研究

文章基于一岛礁实地的地形数据,针对该地形下的半潜式平台进行了水动力及运动响应分析,重点研究了岛礁地形对平台运动响应的影响,并结合模型试验结果进行了对比分析。结果表明应用目前常用的以线性波浪理论为基础的数值方法,通过引入对地形与平台之间的绕射与辐射水动力的干扰计算,可以对岛礁地形下的半潜平台进行水动力和运动分析。研究所得到的岛礁条件下的平台运动响应结果与模型试验值对比较为吻合。     

船型结构物的总纵强度直接简化计算技术研究

从简化载荷施加和力学三维有限元模型的建立上进行了船型结构物的总纵强度直接简化计算技术的研究。直接简化计算技术绕开现代流行却复杂较难实现的设计波方法,借助规范波浪载荷的分布,结合现代数值计算技术,利用数值积分实现波浪载荷的模拟,同时寻求船体静水载荷分布数值化和解决三维粗网格模型的快速模拟,最终实现船型结构物设计载荷的数值模拟和总纵强度的三维设计。文章旨在寻求适合于前期设计阶段的船体结构总纵强度三维设计技术,并有效解决质量分布模拟而引起的一些客观问题,同时突破传统的二维剖面设计中非连续结构参与总纵强度的主观性判断,从工程应用角度快速有效地完成船体结构刚度和强度设计。     

深海半潜式钻井平台运动响应预报与分析

文章以三维势流理论为基础的数值计算和模型试验相结合的研究方法,对一座工作海域为我国南海的深海半潜式钻井平台的运动响应的特点进行分析研究,对设计前期性能研究有较高的参考价值。     

新型半潜式风力发电安装平台概念设计与整体强度分析

在确定总布置方案和主尺度的基础上,针对新型半潜式风车安装平台进行强度验证和结构优化。采用Sesam软件建立平台结构整体模型和水动力模型,基于设计波法对平台自存、操作、航行工况下的整体强度、节点、杆件和局部进行规范校核。充分考虑运输安装一体化的作业形式,给出风机整体运输和吊装方案,完成平台的基础设计工作。研究表明:新型半潜式平台的整体应力分布、杆件和节点利用率、关键区域局部强度基本满足规范要求;一体化运输安装方式充分考虑了经济性和安全性要求,提高了海上风电安装的作业效率。