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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(9)
海洋平台受到波浪等海洋环境的影响会产生明显而持续的振动,这些振动会造成平台结构疲劳损伤,影响平台上工作人员的舒适性与安全性。研究了随机波浪载荷作用下非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink, NES)对固定式导管架海洋平台振动控制问题,并与调谐质量阻尼器(TMD)进行对比分析。通过建立NES—海洋平台系统动力学模型,从降低平台位移响应均方差的角度对NES的参数进行了优化设计,确定了随机波浪载荷作用下NES和TMD的最优参数。考虑结构刚度变化的问题,对NES和TMD的减振性能、系统瞬时能量传递和平台响应小波变化时频谱进行了对比分析。结果表明,NES可有效降低平台的在随机波浪载荷作用下的位移响应,NES中的瞬态共振俘获现象可使平台与NES之间产生靶能量传递(Targeted energy transfer, TET),与TMD相比较NES对刚度变化的鲁棒性更强。 相似文献
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针对在役老龄导管架平台进行倒塌计算分析,确定极限承载力进而评估老龄导管架的安全裕度。采用非线性有限元方法,考虑平台的波流载荷及桩-土的非线性相互作用,利用SACS软件建立导管架整体三维有限元计算分析模型,并用逐步加载的方式,对南海某导管架平台进行了全过程非线性倒塌分析。计算分析表明,该导管架平台极限强度很高,具有较大的安全裕度;导管架倒塌过程呈逐步破坏形式,先是撑杆屈服,造成局部结构破坏,然后是钢桩发生屈服,降低结构承载力,最后节点逐步失效,造成结构倒塌。揭示了导管架平台结构失效倒塌的机理,给出了倒塌分析的可行方法和步骤。 相似文献
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针对强台风引起的平台倒塌问题,综合隐式有限元与显式动力有限元算法,建立导管架平台结构倒塌全过程仿真流程;提出基于重现期的Pushover分析方法,充分考虑平台侧向环境载荷分布的变化以及可能的甲板上浪载荷因素,使得确定的倒塌环境载荷更加真实;采用APDL编制平台隐式与显式有限元模型转化程序,有效解决波浪载荷计算与精确施加的难题;在此基础上,应用LS-DYNA实现导管架平台在强台风载荷下的倒塌全过程仿真,动态再现平台结构倒塌过程中的构件破坏失效及内力分布,深入揭示平台结构的倒塌机理。研究成果可为导管架平台结构抗台风设计及理论研究提供参考。 相似文献
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番禺30-1平台是我国首座位于南海海域水深200 m的固定式导管架海洋平台结构,平台结构基频较低,在动载荷作用下平台结构极易发生振动响应,可能对平台结构构件、设备及人员造成一定的安全隐患。现场监测得到的番禺30-1平台结构振动响应统计数据发现,季风期平台结构在波浪作用下发生稳定持续的振动响应,偶然性拖船撞击平台结构桩腿时发生较为强烈的瞬态振动响应。运用有限元数值动力分析方法,结合相关规定对平台结构在波浪及拖船撞击时进行了结构安全性能分析,为平台结构的安全运行及安全保障提供参考价值。 相似文献
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冰激直立腿海洋平台疲劳寿命分析 总被引：1，自引：1，他引：0
由于渤海特殊环境条件与油藏分布决定了该海域导管架油气平台属于典型的柔性抗冰结构。多年现场观测发现,该类结构存在显著的冰激振动现象。冰振不仅能激起较大的甲板加速度响应,还会引起明显的导管架管节点交变应力。在结构设计与安全保障中进行疲劳分析及寿命估计是必要的。对于直立腿抗冰结构,精确的冰激疲劳寿命计算方法还不成熟。基于多年的现场监测,首先分析了冰与直立腿抗冰结构相互作用过程;其次,提出了冰激直立腿平台的疲劳寿命分析流程;最后,选取渤海某典型直立腿平台,利用ANSYS数值模拟,对比了稳态冰力和随机冰力下结构的疲劳损伤,进而计算出疲劳寿命。本研究为寒区柔性结构抗冰设计与安全保障提供了理论基础。 相似文献
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多筒型导管架基础下放安装过程筒顶开口,筒内气—水自由置换,浪溅区下放过程由于浮力、冲击载荷、附加质量、阻尼效应等因素影响具有很强的非线性。开展模型试验研究波浪荷载下外界控制因素对四筒导管架基础下放过程气垫响应、基础运动和吊缆张力响应的影响机理,探究气垫结构对基础下放过程附加质量和固有周期的影响。结果表明：初始下放过程,筒内气体积聚,气垫压力非线性增长,随着下放深度增大,气垫压力趋于稳定;气垫压力响应趋势与基础下放速度和开孔率相关,波浪荷载仅影响气垫响应幅值;筒型基础下放穿越浪溅区阶段受到砰击荷载作用,气垫结构对砰击荷载产生缓冲效果;考虑气垫—水柱耦合作用时,顶盖即将入水阶段,气弹簧和水弹簧耦合作用下整体刚度增大,基础固有周期出现减小趋势。 相似文献
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海上风电基础结构动力分析 总被引：1，自引：0，他引：1
针对单桩、三桩、四桩导管架3种常规海上风电基础结构型式动力特性展开研究。以模态分析为基础,获得结构整体固有频率和振型;进而综合运用谐响应分析、瞬态分析、谱分析等方法,对基础结构在简谐荷载、冲击荷载、地震荷载及波浪荷载作用下的动力响应特性进行了数值模拟计算和分析。结果显示:本设计中的单桩、三桩、四桩基础结构刚度依次增大,一阶固有频率递增;对于相同的动力荷载激励,基础结构动力响应递减;基础结构设计中既要保证结构具有足够的刚度以满足荷载作用下的变形控制要求,还要使基础刚度适中以避免共振。为海上风电基础结构动力分析提供了参考。 相似文献
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为研究高海水围压条件下截齿切削多金属硫化物(SMS)的动力学特性,根据深海环境构建了镐形单截齿破碎多金属硫化物的切削力数学模型,同时考虑海底多金属硫化物高孔隙、非线性等特点,选取合适的材料本构模型及其相关参数,基于LS-DYNA数值模拟平台,利用有限单元法建立高海水围压条件下截齿切削多金属硫化物的数值仿真模型,模拟了不同海水围压条件下多金属硫化物的切削破碎过程。研究结果表明:截齿上的海水围压对矿体破碎的影响很小,矿体上的海水围压对矿体破碎影响较大;在高海水围压条件下,多金属硫化物的强度明显增大,切屑更难从基岩剥离,截齿受到的三向阻力明显增大,高围压作用限制了截齿切削破碎过程中的振动,截齿载荷波动性显著减小。 相似文献
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我国近海区域海床表面广泛存在一层深厚软黏土,具有一定的超固结性与结构性。自升式海洋平台沉垫基础的离底吸附力对海上平台的起浮回收影响显著。通过数值方法模拟了沉垫基础的作业工况,将可以描述土体超固结性和结构性的弹塑性本构模型通过UMAT子程序嵌入有限元软件ABAQUS中,采用可以描述材料强度破坏和刚度衰减的黏结接触模型模拟基础底与海床的相互作用,并通过现场模型试验对数值模型进行了验证。在此基础深入探讨了黏土海床超固结性和结构性对基础离底吸附力的影响规律。研究结果表明：沉垫基础上拔时,底部会产生负孔隙水压力,随上拔时间先减后增,且沉垫基础边缘位置率先发生离底;黏土超固结性越强,离底吸附力越大;黏土结构性越强,离底吸附力越小。 相似文献
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A template offshore platform, located in the Bohai Bay of China, has exhibited excessive, unexpected vibration un-der mildly hostile sea conditions, which has affected the normal operation of the platform. Since the structure was de-signed to sustain more severe wave climate, the cause of the excessive vibration has been suspected to originate from other sources. The main objectives of this study are to investigate the causes of the excessive vibration, and to explore possible remedies to solve the problem, In this paper, the vibration behavior of the offshore platform is analyzed by means of finite element (FE) modeling, field measurements and laboratory test. Results of analysis suggest that relative movement and impact between the piles and the jacket legs exist, i. e. the piles and the jacket are not perfectly connected. The discon-nection of the piles and jacket weakens the overall stiffness of the platform, and therefore produces unexpected excessive vibration. In this study, measures for reducing 相似文献
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在海洋平台摇摆墙体系基础上,提出在海洋平台和摇摆墙之间刚性连接杆的铰接点处安装粘弹性转角阻尼器的减振措施,对海洋平台进行进一步减振控制。对粘弹性转角位移阻尼器的刚度和阻尼参数进行了优化分析,可知阻尼器的阻尼与刚度在结构减振中起到了十分重要的作用,且存在特定范围内的优化值。以JZ20-2北高点井口平台为例,利用ANSYS进行地震荷载作用和实测挤压冰荷载下的仿真分析,研究了粘弹性转角阻尼器在海洋平台和摇摆墙之间刚性连接杆铰接点处的不同安装方式,对比分析减振效果。结果表明,在该体系刚性连接杆的铰接点处安装粘弹性转角阻尼器能显著降低结构的振动反应,连接杆右侧安装粘弹性转角阻尼器的方式为减振效果最佳方式。 相似文献
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Jacket cutting operation is one of the most complicated and highest risk operations in the process of decommissioning offshore piled platform, the security and stability of which must be assured. In this paper, the current research on offshore structure removal and jacket cutting is introduced, on the basis of which the types of load along with the load calculation method are determined. The main influences on the stability of a jacket in cutting are analyzed. The experiment test plan is drawn by using orthogonal testing method, and the formula of critical load during the cutting procedure is deduced by differential evolution algorithm. To verify the method and results of this paper, an offshore piled platform to be decommissioned in the South China Sea is taken for an example, and the detailed schedule for jacket cutting is made with the three-dimensional finite element model of the jacket established. The natural frequency, stress, strain and stability of the jacket during cutting process are calculated, which indicates that the results of finite element analysis agree well with that of the deduced formula. The result provides the scientific reference for guaranteeing the safety of jacket in cutting operation. 相似文献
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锥体导管架海洋平台冰激振动的DEM-FEM耦合分析及高性能算法 总被引：1，自引：0，他引：1
在寒区海域,冰荷载是影响海洋平台安全运行的主要环境荷载之一,由其引起的冰激振动给平台结构及其上部设备带来了严重危害。为分析不同冰况下平台的振动响应,本文建立了导管架海洋平台冰激振动的离散元（DEM）-有限元（FEM）耦合模型。采用具有黏接-破碎性能的等粒径球体离散单元对海冰的破碎特性进行模拟,通过由梁单元构建的海洋平台有限元模型获得结构的振动响应。在离散元与有限元的接触区域中实现了两个模型间计算参数的传递。为提高该耦合模型的计算效率和规模,发展了基于动力子结构方法的DEM-FEM耦合模型。为验证该耦合模型的有效性和可行性,将不同冰况下得到的冰荷载与ISO19906和JTS 144-1-2010标准进行了对比。结果表明,计算得到的冰荷载与标准相近,且冰厚与冰荷载呈二次非线性关系。同时,从冰速和冰厚两方面对比了渤海四桩腿JZ20-2 MUQ锥体导管架平台冰激振动加速度的数值结果和现场实测数据,发现冰速与振动加速度呈线性关系,冰厚与振动加速度呈二次非线性关系,并且振动加速度与冰速和冰厚平方的乘积呈线性关系。 相似文献
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脐带缆螺旋滑移分析及力学性能研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对脐带缆内部螺旋层,应用Darboux标架建立螺旋结构空间坐标系,推导弯曲载荷下螺旋结构的局部变形和滑移。考虑螺旋构件间的接触和摩擦作用,建立螺旋结构的受力平衡偏微分方程,并研究螺旋角和摩擦系数对螺旋结构滑移的影响。基于同层螺旋结构本构关系相同假设,将所有螺旋结构力学性能线性叠加,拟合脐带缆整体弯曲刚度。运用建立的理论解析方法,对某双层铠装脐带缆的力学性能进行研究,并与数值模拟结果进行对比验证。对比结果表明,理论解析得到的螺旋滑移结果与数值模拟结果一致,理论解析得到的脐带缆弯曲刚度与数值模拟结果在全滑动阶段比较接近。 相似文献
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针对船舶与中空夹层钢管混凝土（CFDST）导管架平台碰撞问题，利用ABAQUS/Explicit非线性有限元软件建立中空夹层钢管混凝土导管腿导管架数值模型，对船舶碰撞进行数值模拟，对比分析1 m/s、2 m/s和3 m/s的3种碰撞速度下工况下导管架抗碰撞性能、耗能及损伤。从碰撞力、碰撞区域变形以及导管架能量耗散等方面详细研究中空夹层钢管混凝土导管腿作用下导管架整体的损伤模式和动力响应。结果表明：CFDST导管架在船舶碰撞荷载作用下主要由CFDST导管腿耗能，有效控制了结构整体位移变形，提升了整体刚度，有效发挥平台各构件之间组合耗能，结构抗碰撞能力得到明显提升。 相似文献
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The offshore jacket platform is a complex and time-varying nonlinear system,which can be excited of harmful vibration by external loads.It is difficult to obtain an ideal control performance for passive control methods or traditional active control methods based on accurate mathematic model.In this paper,an adaptive inverse control method is proposed on the basis of novel rough neural networks (RNN) to control the harmful vibration of the offshore jacket platform,and the offshore jacket platform model is established by dynamic stiffness matrix (DSM) method.Benefited from the nonlinear processing ability of the neural networks and data interpretation ability of the rough set theory,RNN is utilized to identify the predictive inverse model of the offshore jacket platform system.Then the identified model is used as the adaptive predictive inverse controller to control the harmful vibration caused by wave and wind loads,and to deal with the delay problem caused by signal transmission in the control process.The numerical results show that the constructed novel RNN has advantages such as clear structure,fast training speed and strong error-tolerance ability,and the proposed method based on RNN can effectively control the harmfid vibration of the offshore jacket platform. 相似文献
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研究了大型导管架平台卧式建造时出现单边约束圆管的风致涡激振动问题。将建造过程中单边约束的导管架圆管简化成悬臂梁模型,采用van der Pol尾流振子模型模拟圆管受到的流体力,建立了圆管风致涡激振动动力学方程。使用伽辽金方法对建立的运动方程进行求解,数值分析了圆管在特定约化风速下的涡激振动特性。在圆管上附加非线性能量阱(NES)作为被动减振装置对圆管进行减振,并采用粒子群优化算法对NES的非线性刚度和阻尼参数进行了优化。结果表明,在约化速度为4.8时,得到的NES优化的非线性刚度和阻尼参数组合可以有效减小悬臂梁自由端风致涡激振动位移。本研究说明采用NES和粒子群优化算法可以有效减小圆管的风致涡激振动,为导管架安全建造提供一定的参考。 相似文献