导管架海洋平台整体结构海冰载荷环境下响应分析

以当前广泛应用的海洋导管架平台为研究对象,针对导管架海洋平台冰区服役环境中,海冰载荷作用下结构响应问题,采用理论公式对导管架所受的环境载荷进行计算分析,并通过ABAQUS有限元分析软件对导管架平台进行整体建模,分析其在环境载荷作用下的整体位移响应,并对不同海流速度下桩腿的位移响应进行分析,探索不同桩基入泥深度变形的敏感性因素。结果表明,正常环境载荷下,平台下甲板部位产生0.75 m作用的位移;桩腿位移变化对海流速度较为敏感,某些极端情况下,桩腿上部位移可达5 m左右;变形敏感性因素分析表明,桩身的变形和受力特征存在差异,随着桩基入泥深度的减少,桩身变形会较明显的影响泥面位移和总位移,并导致其桩基中下部及桩底岩土体的塑性区分布范围增加,桩基入泥深度超过一定范围时桩基变形趋近稳定,且计算荷载施加后不会明显影响桩基中下部的应力和塑性区分布特征。     

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。     

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。     

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.     

固定平台桩腿强度分析

浅海采油主要借助于海洋固定平台,平台强度直接关系着操作人员的生命安全。平台的倾覆或倒塌均可能导致生命丧失和海洋环境的污染,给国家经济和海洋环境带来不利的影响。桩腿是承受海洋平台重量和外部载荷的重要支撑部分,桩腿强度是否满足规范要求对平台的安全有着重要的现实意义。以埕岛油田某中心平台为例,对风、浪、流、冰载等载荷进行组合分析,计算分析和比较灌浆桩腿和非灌浆桩腿强度对平台安全的影响。     

环境载荷对自升式钻井平台动力响应的影响

为了研究海流载荷、波浪载荷、风载和浮力等环境载荷对自升式钻井平台力学响应的影响,进行了某平台在自存工况和作业工况下的数值分析。分别采用等效梁单元、梁单元、线性弹簧单元和线弹性基础模型来模拟船体、桩腿、船体-桩腿和桩靴-土壤。应用Stokes fifth-order波浪理论模拟水质点的运动规律,得到平台的响应特性。考察了各种环境载荷对平台数值计算结果的影响。结果表明:在自升式平台建模过程中,须要考虑浮力的作用,还应特别关注风载的影响,其次是海流载荷,最后是波浪载荷。     

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。     

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。     

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。     

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。     

ANSYS在自升式平台结构强度分析中的应用

作为海洋油气资源开发的基础性设施,海洋平台的安全特性越来越受到人们的重视。本文以某自升式平台为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS软件平台,分别采用ANSYS的静力分析、模态分析研究了平台在风、流和波浪联合载荷作用下的受力特点,获得了平台的模态振动规律。分析结果显示,该平台具有较好的抗风、抗波浪力能力,但应避免平台的低频振动,而且平台桩腿始终是其较为薄弱的构件。     

圆柱绕流研究进展及展望

圆柱绕流问题广泛存在于水利工程、建筑工程和环境工程之中。通过对前人圆柱绕流研究的成果整理和分析,将其分为解析研究、物理模型研究和数值模拟研究3个阶段,总结了单圆柱、双圆柱以及圆柱群绕流在流动形态和圆柱受力特性方面的研究进展。分析发现,现有研究主要集中于简单条件下单柱和双柱的受力特性和尾流流场结构,今后需进一步开展柱群在海洋立管、高桩码头和环境工程等复杂条件下的研究,开发尾流形态的主动控制技术。     

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。     

自升式起重平台站立工况总体特性研究

采用有限元计算方法针对起吊能力800t的自升式起重平台站立状态在设计环境载荷作用下的桩腿强度、桩靴支反力、锁紧装置承载力、抗倾稳性及风、浪、流载荷影响因子等内容进行了分析研究,结果表明环境载荷作用方向90°时,桩腿UC值(实际应力与许用应力之比值)最大,对平台桩腿结构最为不利;风、浪载荷对桩腿UC值影响颇大,正确计算风、波浪载荷对平台结构安全评估有重要意义。     

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。     

自升式钻井平台漂浮压载波浪砰击载荷分析

漂浮压载是自升式平台减小地基穿刺风险的有效手段之一。压载过程中平台受到波浪砰击、绕射或其联合作用，可能产生较大的运动及载荷，进而对升降系统和桩腿产生不利影响。本文通过物理模型试验方法，对某三桩腿自升式平台漂浮压载状态下的砰击压强开展研究。结果表明，在吃水为-1 m和0 m时，砰击作用明显，平台底部压强较大；当吃水为1m时，波压力主要为绕射波浪作用，压强显著减小。平台底部最大压强的分布受波浪周期的影响显著。     

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。     

不同雷诺数下带复杂齿条弦杆的绕流流场分析

带有复杂齿条结构的弦杆是自升式平台桁架式桩腿的核心结构,也是保证整座平台结构安全稳定的关键结构。弦杆环境载荷的计算通常采用半理论半经验的方法,鲜有针对此类钝体的流场机理进行研究。基于NS控制方程,选取适合具有较大压力梯度的RNG k-ε模型研究弦杆绕流流场,对不同雷诺数、不同流向下的二维弦杆绕流流场进行数值模拟,研究带复杂齿条结构的弦杆绕流流场特性,包括尾流流场形式、升阻力系数,以及漩涡脱落频率随Re的变化规律。研究结果表明:带复杂齿条弦杆的绕流流场与圆柱形结构的绕流流场有较大的区别,且弦杆齿条与来流方向的夹角不同时,其尾流流场差异较大;在较高Re下,当流向角为90°时,弦杆的尾流负压区和尾涡区域均变大,水动力系数也增加。对弦杆绕流流场的研究分析,为弦杆环境载荷的计算、保证自升式平台的安全性提供了理论支撑。     

超大型风电安装船风暴自存状态下桩腿动力响应分析计算

桩腿支撑风机安装船舶(平台)的重量及风浪流等环境载荷,且桩腿部分在风浪流联合作用下,其结构动力学响应关系到平台的安全性,需要考虑风暴自存下桩腿动力响应以评价设计平台的安全性。利用Newmark法结合有限元分析方法对平台所处的最极端的状态-风暴自存状态下桩腿非线性变系数微分动力响应问题进行计算求解,并得出分析计算结果。作用方向为迎浪(180°)与横浪(90°)情况下桩腿发生最大位移的节点x方向和y方向位移响应曲线计算分析结果表明,在最危险工况的组合且计算值偏保守情况下,位移响应值在合理的范围内,设计符合刚度要求。     

自升平台驳壳体式桩腿疲劳分析及影响因素

以某自航自升式平台驳的壳体式桩腿为研究对象,建立了桩腿疲劳分析模型。考虑风浪流载荷联合作用,采用SESAM疲劳分析模块结合Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论和DNV、API推荐的S-N曲线进行桩腿疲劳寿命的对比分析。并对桩腿疲劳强度的影响因素做了探讨和研究,为壳体式桩腿的优化设计提供参考。