坠物参数对半潜式起重平台甲板结构损伤的影响研究

在半潜式起重平台吊运过程中容易发生跌落事故,本文以半潜式起重平台为研究对象,考虑2种典型坠物形式(点面和线面)和不同坠物类型,采用非线性有限元软件Ls-dyna,从坠物角度、跌落位置方面进行研究,分析不同场景下的平台结构损伤情况,开展不同坠物参数对平台甲板的损伤敏感性研究。研究发现:跌落角度越小,甲板损伤越小,角度越大,越容易发生倾倒;跌落在甲板纵骨上,结构吸能最小,跌落在横梁纵桁交汇处时,结构吸能最大;坠物在接触到下部结构时会产生滑动,跌落位置下方构件的局部刚度越强,损伤变形越小。本文研究对平台甲板抗冲击性能及安全作业有一定参考意义。     

钻井立管坠物作用下自升式平台甲板损伤及结构优化

钻井立管重量大、穿透性强且需要频繁吊装,为避免由此造成重大事故,以某自升式钻井平台坠物高风险甲板区为研究对象,借助非线性有限元分析软件LS-DYNA对碰撞过程进行模拟.结果表明,甲板无法抵抗立管造成的冲击损伤.通过分析损伤过程提出改良结构抗坠物碰撞的方案.     

考虑细长杆件不同坠落角度的海洋平台甲板损伤预报方法

[目的]在海洋平台吊装作业中,因吊机设备老化以及违规操作等而造成的坠物事故在海洋平台作业中时有发生,其中在杆件结构,如套管、钻铤等设备方面的问题最为常见,因杆件坠落时接触面积小,常会导致板架结构的损伤破坏.[方法]选取细长杆件坠物撞击甲板结构的场景开展结构损伤研究.在此基础上,考虑坠落角度对结构损伤的影响,确定结构损伤...     

两种强力甲板结构形式在大变形损伤状态下的极限强度分析

针对2种不同强力甲板结构形式的舰船,应用ABAQUS非线性有限元分析工具,计算舰体在强力甲板大变形损伤状态下的总纵极限承载能力.采用冲击动载荷来模拟得到结构的大变形损伤状态,并将其作为初始状态进行极限承载能力分析.分析结果表明,纵向箱形梁这种新型强力甲板结构形式相比常规强力甲板结构形式,在大变形损伤下舰体总纵极限承载能力等方面具有显著的优越性.     

钻井船吊运过程中吊物坠落与甲板碰撞有限元分析研究

针对钻井船复杂海况下吊运过程中可能出现的吊物脱钩坠落与甲板碰撞的问题,运用商业有限元软件ABAQUS,从能量角度出发计算甲板结构在受到方形物体和圆管形物体冲击下,其应力、变形及破坏等结构响应,找到船体不同位置甲板破坏的临界值。同时通过多种碰撞形式的对比,得出影响甲板结构撞击破坏的主要因素。     

基于“板-梁”耦合技术的自升式海洋平台碰撞性能研究

随着世界各国对海洋资源开发的不断重视,各种海洋能源开发装备不断研发与应用,船舶与海洋平台碰撞的事故越发频繁.开展海洋平台碰撞性能研究,揭示平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理,对更好地开展平台耐撞结构设计具有重要意义.由于海洋平台结构庞大且复杂,对其开展整体碰撞性能研究时,需要对模型进行合理简化.文中基于非线性有限元软件ABAQUS,针对自升式海洋平台结构特点,提出了"板-梁"耦合技术,以简化建立自升式海洋平台的碰撞模型.利用该技术分析了平台遭遇5 000 t补给船撞击下的动态响应,从损伤变形、碰撞力、能量吸收等方面对自升式海洋平台结构碰撞性能进行研究.研究结果表明:船舶与海洋平台碰撞具有明显的局部特征,碰撞区域的弦杆和撑杆均发生了较为明显的弯曲变形,且撑杆为主要的吸能构件,可见,适当增加碰撞区域撑杆的强度,可以有效提高平台的碰撞性能.     

深水FPSO上部模块抗集装箱坠落撞击结构分析

深水浮式生产储卸油装置（FPSO）上的化学药剂罐吊运作业可能引发机械碰撞损伤、环境污染等事故。按石油公司企业标准要求，对化学药剂罐坠落撞击上部模块顶层甲板和主卸货区甲板进行了定量风险分析，计算了典型撞击事件的发生概率和撞击能量。按DNV船级社规范，应用LS-DYNA 3D软件对化学药剂罐坠落撞击甲板结构进行模拟，分析甲板结构的塑性应变损伤和化学药剂罐的撞入深度，确定了甲板结构的局部加强设计方案，确保甲板下重要设备的安全。     

桩腿分段坠落自升式平台直升机甲板数值模拟

针对海上平台安装吊装作业中经常发生物体坠落现象,对人员和财产安全有巨大威胁的情况,基于非线性有限元理论和碰撞接触算法建立自升式平台直升机甲板模型,模拟自升式平台桩腿分段吊装过程中桩腿分段意外坠落撞击直升机甲板的问题,研究平台结构的应力分布、损伤情况,以及能量、撞深和碰撞力等参数的变化规律。讨论不同撞击速度下碰撞力和能量的变化,给出不发生塑性变形的临界碰撞速度,为现场桩腿分段吊装作业的安全提供参考。     

船首-冰层碰撞下的船体结构变形及损伤模式演化

基于非线性有限元方法模拟船首-冰层碰撞动态过程，从船体结构吸能、应力场分布、结构变形和损伤演化等角度研究不同碰撞场景下的船-冰相互作用响应特征，总结得到碰撞角度、碰撞部位和冰层厚度等因素对船首结构吸能、结构变形和损伤模式演化的影响机理。研究结果表明：在船-冰碰撞过程中，船体外板先发生变形，随后靠前的纵骨面板和腹板倾覆、断裂；随着撞击的深入，肋板倾覆，外板剧烈弯曲甚至损伤，外板为主要的吸能构件，甲板纵骨和甲板纵桁吸能最少。     

中型邮船甲板薄板分段吊装方案

以中型邮船的3种典型甲板薄板分段为例，设计相应吊装方案，探讨起吊设备在整个吊运过程中影响建造效率的因素。采用有限元分析方法，计算3种薄板分段在不同工况条件下的强度和变形，并对发生超大变形的分段提出临时加强方案。结果表明，该吊装方案适用于甲板薄板分段结构强度弱的特点，满足中国船级社（CCS）吊装规范要求，可使中型邮船甲板薄板分段的吊装作业更加便捷和高效。     

甲板初始变形对搁置脚载荷非线性接触的影响

运输装置底部的搁置脚与船舶甲板之间有着复杂的非线性接触关系,为了研究甲板初始变形对接触的影响,以某运输装置的搁置脚为例,在Abaqus软件中建立甲板和搁置脚的非线性接触模型,并对其进行有限元数值计算,分析甲板板上Mises应力与接触压力的分布特征,同时进一步考虑不同形式的甲板初始变形工况。结果表明,不同初始变形的施加使甲板板应力与接触压力分布更为复杂,最大应力增大明显,这种影响主要是由甲板板的局部拱起导致的。板的初始变形影响最大,加强筋的梁柱型初始变形影响次之,加强筋的侧倾初始变形影响很小。因此,初始变形对搁置脚甲板接触的影响不能忽略。     

LNG船舶舱室泄漏爆炸动态响应模拟研究

LNG作为一种在船舶领域广泛运用的优质能源,其泄漏爆炸事故会对船舶舱室结构以及工作人员的生命安全产生严重危害。本文以某LNG燃料动力船舱室结构为研究对象,基于显式非线性有限元软件MSC.Dytran,采用TNT等效法对舱室结构在LNG泄漏爆炸作用下的响应结果进行数值模拟。从冲击波压力分布、结构损伤以及吸能分析等角度进行分析,发现承受冲击波直接损伤最严重的是上下甲板;舷侧外板受反射波影响最大;而吸收能量最多的是骨架构件。本文研究可为LNG燃料动力船抗爆性能优化提供参考。     

极地邮轮甲板结构的冗余度分析

按照国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)对船舶结构冗余度的要求,基于加筋板损伤假定,提出一种邮轮甲板结构冗余度验证方法,包括邮轮甲板结构冗余度准则、损伤假定、载荷情形和非线性有限元分析等内容。采用该方法对不同上层建筑参与度下极地邮轮甲板结构的冗余度进行验算。计算结果符合法国船级社《Rules for the Classification of Steel Ships》的加筋板屈曲失效准则,邮轮甲板结构能满足冗余度要求,即“任何加筋结构构件的局部损伤(如局部永久变形、断裂或焊缝失效)不会立即导致整个加筋板格垮塌”。该研究可供邮轮的结构冗余度设计参考。     

主管受撞T型管节点抗冲击性能研究

突发事件引起的碰撞会造成海洋平台管桁架结构严重损伤,特别是管节点的破坏,严重时将导致平台报废。文中根据工程中常用的管节点参数确定典型分析节点,采用非线性有限元分析方法,分析主管受到碰撞的管桁架T型节点的变形发展过程,确定节点的破坏模态;在对冲击力、位移、应变和落锤速度等时程曲线的分析中,揭示抗冲击工作机理。分析结果表明:节点变形以受撞区域的主管上表面发生局部屈曲为主,节点的整体变形相对较小,并在主管上表面形成"8"字型塑性铰线。     

中型豪华邮船舱室模块吊运工装有限元分析

针对邮船舱室模块缺少强框架支持和易产生吊装变形等问题，对比4种常见的舱室模块吊装方式，分析在吊装过程中舱室模块容易变形的原因。以某中型豪华邮船舱室模块为例，设计一种吊运工装，利用有限元分析方法，计算吊运工装在不同工况条件下的结构强度和结构变形，并对其进行优化。结果表明，优化的吊运工装其结构强度满足中型豪华邮船舱室模块的吊装需求，可减少舱室吊装变形，提升船厂舱室模块吊装的安全性和高效性。     

半潜式海洋平台受浮冰撞击作用损伤分析

基于von-Mises屈服准则的冰材料模型,采用非线性软件Ansys/LS-DYNA建立某半潜式海洋平台受浮冰撞击的有限元模型。给定浮冰某一初始动能,从浮冰和海洋平台的耗能情况和平台立柱碰撞区域应力应变的关系分析平台的损伤状况,得出平台变形是主要的耗散能量的部分,并讨论碰撞过程中结构变形和平台振动响应的关系。最后通过不同的初始动能下碰撞研究,获取了平台碰撞力和初始动能的关系,随着动能的增加,碰撞力也随着变大,但是增加的趋势却越加平缓。     

非接触爆炸下纵向箱型梁舰船的极限承载能力研究

以德国F124护卫舰纵向箱型梁甲板结构型式的舱段为研究对象,采用流固耦合方法计算其在空爆作用下的甲板变形。采用阻尼因子法,对各冲击因子下箱型梁和普通甲板结构型式舱段塑性变形后的极限承载能力进行比较分析。研究结果表明:在遭受非接触爆炸冲击后,箱型梁甲板结构型式与普通甲板结构型式相比,具有变形小、变形后舰体极限承载能力下降低等优势,因而能够显著提高舰船生命力。     

一种新的碰撞耗散能快速估算方法及其在船—平台碰撞事故中的应用研究

海洋平台在作业过程中存在遭受船舶碰撞的潜在危险,一旦事故发生将可能导致结构严重损伤从而影响平台的作业安全,因此在平台结构设计阶段需要考虑其抗撞性能.文章以海洋供应船撞击半潜式钻井平台为研究对象,基于碰撞外部动力学理论和DNV规范计算方法,计及平台艏摇运动响应的影响,提出了一种新的耗散能估算方法-DNV`R解析法.以非线性有限元船-平台碰撞数值仿真结果为参考,将该解析法与规范法、Zhang解析法及Liu解析法计算结果进行对比,研究得出:文中所提出的DNV`R解析法弥补了规范法较为保守且仅适用于对心碰撞场景的不足,计算过程简单、便捷,且计算精度与Zhang解析法和Liu解析法基本接近,能够满足船-平台碰撞耗散能快速估算的精度要求.     

球鼻首结构与刚体和冰载荷的碰撞机理研究

球鼻首耐撞性是船体结构意外极限状态设计和安全评估的重要内容,为了在相应的意外事件中结合相关准则评估结构吸能能力,结构耐撞性特征进行分析应当被充分考虑。本文基于非线性有限元法,对典型球鼻首结构与刚体和冰载荷的碰撞机理进行研究。结果表明,船首与刚体碰撞时,除与刚体接触的区域损伤失效外,甲板也产生了塑性变形,其挠度约为型宽的5.3%。无论与刚体还是冰载荷碰撞时,球鼻首外板的应力-时间曲线和内能-时间曲线都呈现出高度非线性,其振动周期约为4 ms。船首与冰载荷碰撞时,各构件的吸能大小顺序依次为主船体外板、球鼻首外板、甲板、纵向加强筋和横向加强筋。可见,在球鼻首耐撞性设计和预报中,球鼻首的振动、甲板的变形应被充分考虑,纵向加强筋的数目应被适当增加。     

半潜式平台遭遇碰撞的结构响应分析

半潜式平台由于工作水深大,与其他类型的海洋平台相比,其在工作状态下遭遇船舶碰撞的风险最高,事故后果也最为严重。基于非线性动力学分析方法,以某半潜式平台为例,在考虑破损稳性的基础上,对其遭遇船舶碰撞的结构损伤和动力响应进行分析,并进一步针对主要撞击参数的影响进行了研究,为考虑碰撞载荷的半潜式平台结构设计提供参考。