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。     

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。     

自升式海洋平台桩腿结构优化设计

以自升式海洋平台三种典型桩腿形式作为研究对象,采用有限元软件ANSYS对不同桩腿结构进行数值分析,对比分析结果表明倒K型桩腿具有较好的力学性能.通过优化倒K型桩腿结构尺寸使其在保持较好力学性能的同时更具经济性.     

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。     

自升式海洋平台桩腿齿条相位差分析研究

RPD是桁架式桩腿两相邻弦杆的垂向位移差。自升式海洋平台在升船、预压升船及预压载等工况下,桩腿RPD值不允许超过其最大可容许值。以一个桁架式桩腿的自升式海洋平台为例,论述了RPD计算原理和计算方法,进行了详细的数值计算,并分析得到桩腿的最大可容许RPD值。论文提供的方法和思路对自升式平台使用者及平台设计人员具有一定的指导意义。     

关于自升式海洋平台插桩特性的分析研究

采用通用程序语言VBA,结合工程技术人员对相关规范和理论的理解和实际工程经验,开发出适用于自升式平台桩靴插桩计算分析的程序,实现计算的相对标准化,针对300ft、400ft自升式海洋平台桁架式桩腿结构形式在中国南通海域插桩特性分析研究,阐述了同类海洋平台的插桩深度预测分析过程及方法,该方法和思路的应用对海洋平台的结构安全评估有重要意义。     

基于腐蚀疲劳裂纹扩展的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

本文研究了腐蚀与疲劳载荷耦合作用下自升式平台桩腿服的可靠性问题。采用ANSYS对自升式海洋平台桩腿结构进行建模,根据平台服役海域的波浪散布图对桩腿结构的工况进行划分,确定浪溅区桩腿结构的疲劳关键节点及其等效应力;以桩腿材料E690高强钢为对象,进行腐蚀疲劳裂纹扩展实验,获得了不同环境下的疲劳裂纹扩展参数;提出了基于断裂力学的浪溅区桩腿关键节点的时变可靠性模型,与采用现有腐蚀模型的桩腿时变可靠性指标进行了对比,结果表明了本文所提方法能有效地反映平台桩腿服役期间关键节点的时变可靠性变化趋势,为平台在服役期间的安全运行与维护保养提供了理论指导。     

考虑船体与桩腿间隙的自升式平台桩腿疲劳寿命评估

以作业水深为76.2m的自升式平台为例,研究桁架式老龄自升式平台桩腿疲劳寿命的评估方法.考虑桩腿和船体之间间隙非线性接触建立整体有限元模型,针对桁架式桩腿弦杆截面为非圆柱截面的特点,提出了其水动力计算和结构应力计算的有效方法.采用有限元方法计算各疲劳子工况下的动力响应,确定应力传递函数及相应的应力谱,预报平台桩腿的疲劳寿命.     

桩腿升降对自升式平台稳性的影响

自升式平台作为一种非常重要的移动式结构物,是海洋油气开发的基础装备之一。论文以大连船舶重工集团自主研发的400英尺自升式钻井平台为依托,研究自升式平台在不同桩腿位置的工况下进行拖航时的完整稳性和破舱稳性,并对计算结果进行了分析和比较,为自升式平台的设计者和操作者提供了建设性的意见。通过研究,考察了自升式平台在不同桩腿位置的工况下进行拖航的安全性和可行性,提高了海洋工程产品的设计研发能力。     

自升式平台的结构强度分析

自升式钻井平台是指具有活动桩腿,并可将平台主体上升到海面以上一定高度进行作业的平台,它在海洋石油开发中被广泛采用.本文采用Zenscad海工结构分析软件,对一个典型的自升式钻井平台进行了结构静力分析,并分别针对预压载工况、正常作业工况以及极端工况,对平台主体和桩腿的强度进行了校核.荷载主要是考虑了结构自重、功能荷载以及环境荷载.有限元建模主要采用了梁单元和板壳单元,其中梁单元用于模拟桩腿、强横梁、底肋板、纵桁、舱壁垂直和水平扶强材等强力构件,板壳单元用于模拟主甲板、底板、船体外围板以及舱壁板等结构.基于上述分析,结果给出了构件的应力水平、最大节点位移以及桩基支反力.本文对自升式平台的结构设计和在位分析具有一定的参考价值.     

波流耦合力对海洋平台桩腿楔块的影响

由于受到各种海洋环境的考验,对于海洋平台结构楔块强度有严格的要求。目前海洋平台楔块面临损耗过快、寿命低下的缺陷,需要频繁更换。为了保证海洋平台的更加合理安全运作,对于目前自升式海洋平台的平台桩腿楔块需进行改进。考虑到波流耦合力对于海洋平台桩腿以及楔块的影响,通过研究自升式海洋平台受到的各种外载荷,从而能够为海洋平台楔块性能得以改善奠定基础。本文通过有限元法建立海洋平台楔块处桩腿及相连平台的模型,施加波浪力、风力等外部载荷,模拟在波流耦合力的作用下,桩腿以及楔块的受力情形,通过计算得到楔块处桩腿的局部应力分布,分析波流耦合力对于桩腿楔块局部强度的影响。通过对楔块结构受力、破坏形式的研究,为后续楔块结构性能的改进打下坚实的基础。     

自升式钻井平台桩靴裂纹分析、处理及修复研究

桩靴是自升式平台的重要组成部分,主要作用是支撑整个平台,将平台所受的载荷传递到海床.一旦桩靴失效,将导致桩腿下沉,平台无法保持水平.文章利用有限元方法研究了自升式平台桩靴在出现裂纹后的应力水平,并研究相关的应对措施与修复方法.     

自升式海洋钻井平台桩腿的焊接与精度控制

主要介绍了SUPER-116E自升式海洋钻井平台桩腿和齿条预制及安装工艺,对桩腿和齿条的预制过程、安装方法及安装过程中的注意事项进行了全面总结和分析。     

自升式海洋平台平衡升降控制策略及试验

受海底环境和载荷变化等因素影响,自升式海洋平台在升降过程中需实时确保姿态平衡。针对四桩腿多电机驱动自升式海洋平台的上升作业,提出一种速度-倾角偏差耦合同步控制策略。搭建了四桩腿海洋升降平台物理模型,根据该控制策略完成了模型平台的电气设计及上升程序设计,并进行了模型平台上升时的平衡试验,平台姿态倾角能够保持在合理范围内,验证了该升降系统控制策略的正确性,可为海洋平台的平衡升降控制提供参考。     

自升式平台插桩物理模型实验及分析

研究自升式平台插桩过程的土体运动滑移以及土体变形规律,对合理评价自升式平台桩腿及桩靴的稳定性有重要的意义。以自升式平台插拔桩为工程背景,基于自主研发的＂流固土多项耦合六自由度单双向静动态加载仪＂,对砂性土海床进行比尺实验,利用物理手段研究平台插桩过程中土体与桩靴耦合作用机理。实验中给出了海床插桩入泥深度与地基承载力的曲线,并且推导出砂土力学性质随桩靴深度变化公式。实验的破坏特征与海洋砂土地基实际破坏一致,说明了模型试验的正确性,同时也为层状穿刺试验提供了实验基础。     

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.     

自升式钻井平台风暴自存状态性能分析研究

以一桁架式桩腿自升式钻井平台为例,通过有限元分析计算,介绍平台在风暴自存状态下的总体性能研究方法,并对其进行包括桩腿强度,抗倾稳性、锁紧机构承载性能、预压载性能及桩靴抗滑移性能等的校核.     

350 ft自升式平台站立工况总体分析

自升式钻井平台在工作时处于站立状态,所有环境载荷和重量载荷都由桩腿承担.平台站立工况的总体分析在平台设计中占有非常重要的地位,它直接确定了在设计环境载荷下,平台的抗倾覆能力,预压载量,桩腿强度和抬升,锁紧机构能力.本文以某350 ft自升式钻井平台为例,阐述了采用有限元计算方法,进行站立工况总体分析的方法和步骤.     

基于数值模拟的自升式平台桩腿变形修复

文章以某自升式平台穿刺事故后的维修为例,通过利用有限元数值模拟辅助分析桩腿受损后变形的内应力,损坏舷管割除后的桩腿的稳性,指导现场制定精确的桩腿修复方案,并通过施工验证,为以后自升式平台桩腿的类似维修提供借鉴参考。     

拖航状态的自升式平台桩腿强度分析

为实现拖航状态的自升式平台桩腿强度分析,借助DNV系列软件包,以频率响应分析的方法对自升式海洋平台拖航状态时的横摇和纵摇固有周期进行了计算;以频响分析中各相应固有周期的RAO值和相关规范规定的6度单幅横摇或纵摇值确定拖航的计算波高,并进行拖航状态时的准静态结构分析;最后采用API-AISC-WSD软件来完成桩腿自身结构的屈服和屈曲强度校核,从而为自升式平台确定恰当的桩腿系固和拖航方案提供依据。