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以某122 m自升式钻井平台为分析对象,建立其有限元模型,包括材料非线性、几何非线性以及桩土非线性相互作用,在风浪流作用下,基于三维约束New Wave理论对自升式钻井平台的动态响应进行分析,研究海洋波浪方向传播特性和随机特性对平台动力响应的影响。在建立模型中实现风暴工况下水面高程和水粒子运动的描述,响应结果按甲板位移进行对比。结果表明,相比其它波浪理论,三维约束New Wave理论在平台动力响应分析中体现了一定的优越性,不仅能较准确地反映波浪的真实特性,而且能确保结构性能评估的安全性和合理性。 相似文献
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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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张力腿平台(TLP)是一种垂直系泊的半顺应半刚度式平台,预报平台的运动响应及锚泊系统的张力是张力腿平台结构设计的重要基础。应用挪威船级社SESAM软件在频域和时域内研究了张力腿平台在随机波浪中的非线性运动响应及系泊系统特性,并在试验室中通过缩尺比为1∶40的模型进行了试验验证。在试验验证的基础上,将仅考虑浪与考虑浪、流联合作用下的张力腿的张力平均值、幅值及标准差作了对比。结果表明,在较低海况时,考虑浪和流时的张力腿与不考虑流的情况变化不大;在较大海况时,流的影响不可忽略,考虑流的张力腿变化幅度要略大于不考虑流的情况。 相似文献
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自升式平台穿刺过程结构响应研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为减少自升式平台穿刺造成的损失,需要对自升式平台穿刺过程中的结构响应进行研究。根据某典型平台图纸,使用有限元法建立细化模型。在穿刺过程中采用CONNECTOR单元及非线性弹簧模拟自升式平台围阱区的齿轮齿条接触及桩土作用。考虑到模型中包含的高度非连续过程,穿刺过程采用显式动力学方法求解。通过分析模型穿刺后的结构形态,危险点分布,穿刺速度对结构的影响及预压载值的变化,探讨自升式平台穿刺过程中的结构响应特征。结果表明:平台导向板附近桩腿结构最容易在穿刺中损坏;穿刺速度对与桩靴相连的桩腿结构影响很大;为减少穿刺对结构的影响,可以考虑主动刺穿或减少气隙进行单桩预压载等措施。 相似文献
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基于BP神经网络控制方法设计了一种适用于自升式海洋平台的智能控制系统。为了验证该控制系统的有效性,以墨西哥湾海域某典型深水自升式海洋平台为原型,根据动力相似准则按照1∶40的相似比设计海洋平台试验模型,采用磁流变阻尼器作为实施该智能控制方法的控制器,并对其主要参数进行了设计。在此基础上,在波浪水池中分别对有、无安装控制系统的自升式海洋平台模型进行了多工况的波浪试验,通过对比安装控制系统前后平台结构的响应幅度,研究了控制系统的振动控制效果。试验结果表明:基于BP神经网络的磁流变阻尼智能控制系统能够有效地控制自升式海洋平台结构的动力响应,且控制效果稳定。 相似文献
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设计各种活动式钻井站(如坐底式、自升式、半潜式钻井平台)和其它各种海洋工程结构时,为了计算波浪载荷,都要根据作业区的水深选用认为合适的波浪理论,借以计算波内水质点的速度和加速度.本文从工程应用的角度,对半潜式平台结构分析时关于波浪理论的选择问题进行了探讨,还对司托克斯五阶理论的实际应用作了简要的介绍. 相似文献
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延展式张力腿平台是一种适用于深水油气开采的海洋平台结构。提出一种新型平台由四个立柱和一个环形浮箱连接而成,环形浮箱是由四个箱型梁焊接而成。根据给出的南海海域的海况条件和相应的规范计算结构的环境载荷,运用SESAM软件Deep C模块,考虑风、浪、流等环境荷载的作用和张力腿系统的非线性影响,进行了时域耦合分析,得到了平台的运动位移时程、张力腿系统张力时程和张力极值等。模拟波浪破碎作为冲击载荷,得到张力腿平台在冲击荷载作用下的运动位移时程、张力腿系统的张力时程。研究结果表明:该新型平台具有良好的运动响应,张力筋腱应力满足安全要求;在冲击载荷作用下新型平台的运动响应也满足要求。 相似文献
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自升式钻井平台在设计时通常不考虑冰荷载的作用，要实现冰区作业，首先需要对该类平台的抗冰能力进行准确评估。本文通过开展冰池试验，对自升式钻井平台冰载荷作用机理、结构冰激特性以及抗冰方法等进行研究。海洋结构受到的冰荷载大小以及结构响应值与冰厚密切相关，冰激振动机理与冰厚无关，探究不同冰速和冰厚下冰荷载及振动响应的时程曲线，可发现低冰速下结构展现出的准静态响应特征以及高冰速下的随机响应特征。冰激振动的发生是结构固有特性、冰速、冰厚、冰材料参数等因素共同影响的结果，其作用机理尤为复杂，本研究侧重于桁架式自升式平台冰区作业中结构冰激振动特性研究。 相似文献
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在时域内分析深水钢悬链立管在平台运动和波流载荷共同作用下的非线性动力响应;采用雨流计数法处理立管节点应力的时间历程,选用DoE.E型S-N曲线分析立管在单一海况和平台运动联合作用下的疲劳损伤;将各方向含概率分布的疲劳损伤进行叠加,得到立管整体的全方向疲劳损伤及疲劳寿命。平台的运动为六自由度的运动预报数据,波流载荷由某海域实际的波浪统计数据采用Morison公式计算所得。计算结果表明钢悬链立管疲劳寿命的极值点分别位于悬挂点附近和触地点附近,对立管疲劳寿命极值点各方向疲劳损伤分布情况进行了分析。所提方法为钢悬链立管疲劳分析提供了新思路,给出的结论对钢悬链立管设计分析有一定借鉴意义。 相似文献
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通过海洋平台桩-土非线性弹簧模型的研究,结合桩基荷载-位移数据计算程序的编制,为工程实际应用提供简便可靠的方法。对某自升式钻井平台在完好状态和受损状态下的极限承载能力作了对比研究,通过逐级增加载荷的方法,基于精确计算模型对平台结构进行非线性分析,具体依据载荷类型、载荷作用力方向等,得到12种计算工况,研究老龄平台在受损状态下对强度储备的影响,并评估其安全状况。考虑外界荷载的随机性和不确定性,基于极限承载能力分析,采用等效荷载法,运用JC法进行平台体系可靠性计算,分析完好平台与老龄平台的结构体系可靠性,并作对比研究。 相似文献
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本文分析研究了导管架平台结构在随机波浪作用下的动力响应问题。采用空间刚架单元建立有限元方程。认为海浪是零均值、平稳、各态历经的高斯过程,波高谱服从P-M分布.利用线性波理论及广义Morison公式计算波浪载荷。计及流体与结构运动之间的耦合,用统计线性化方法处理非线性水动阻尼力。结构的均方响应通过迭代求得。计算了一个总高65m、工作水深55m的平台结构在多种工况下的均方响应,并分析比较了几种不同简化模型所得结果之间的差异。 相似文献
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考虑深海柔性张力腿平台的几何非线性特征,建立柔性平台结构非线性随机振动响应分析方法.该方法结合模态分析,把系统隐式的非线性项转化为由模态坐标高次组合表示的显式非线性项,在此基础上引入虚拟激励法,建立结构在随机波浪荷载作用下的等效线性化系统,从而确定结构各非线性随机响应.通过对某一mini-TLP的分析结果和试验实测值的比较,表明该方法具有较好的计算精度和较快的计算速度,能够满足大型结构的非线性随机响应分析要求.通过对不同波高的计算,结果表明张力腿平台在较大波高作用下几何非线性影响显著,忽略这部分的影响,计算结果将会产生很大的误差. 相似文献
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半潜平台的波浪爬升与气隙响应是设计过程中的重要考量因素。为探究随机波浪场中畸形波对半潜平台波浪爬升及气隙响应的影响,将含畸形波的随机波浪试验与一般随机波浪试验结果进行了对比研究分析。对模型试验测得的运动以及监测点处的波浪爬升及气隙进行频谱分析以及极值统计分析。研究发现,纵荡和纵摇的极大值主要受畸形波的影响而显著增大,纵荡、垂荡以及纵摇响应谱几乎不受单个畸形波影响;波浪爬升与气隙的极大值受到畸形波的影响而增大,同时,畸形波对气隙响应谱造成极大影响,增强了波浪爬升与气隙响应的非线性性。 相似文献
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固定式海洋钢结构平台必须考虑到流体—结构—桩—土的相互作用。桩基式海洋平台是一种大型复杂结构系统,通常包括平台及其上部设备并支持在导管架上,用一组桩通过导管架的腿打入土壤中把它固定在海底。作用在这一结构系统上的有波浪、风、流、设备运行、地震等动载荷。其中以波浪载荷为最重要。对于固定式结构,结构的速度相对于水质点速度不可忽略,因而使波浪力呈非线性性质。桩—土相互作用可用分布的弹簧来表示,其刚度变化根据p-y曲线呈非线性。大多数结构设计在设计载荷下材料处于弹性范围,但在强地震和风暴下允许材料进入非线性而不致结构破坏。本文将一种模态综合技术和模态叠加方法推广应用于研究这一系统的非线性响应分析,假设系统受到规则波作用,波浪力可由波浪理论对给出的设计波算出。采用直接积分法对减缩的动力方程求解,非线性作为伪力矢量移置到方程右端。这样大大节省了计算机存贮及机时。迄今为止,非线性系统的动力分析问题藏缩方法为数有限,由于预测大型复杂结构系统非线性响应耗费巨大的机时相价值昂贵,这一工作显得特别重要。最后由计算程序DAPOS给出的算例表明这一方法的优点并卓有成效。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2015,(6)
对于自升式钻井平台而言,风载荷在所有环境载荷中比重最大。现行规范在计算平台风载荷时主要采用面积投影法,不考虑各构件之间的空气动力学干扰的影响,导致计算结果偏于保守,不利于结构的优化设计。本文以CIMC自主研发的122m水深自升式钻井平台为例,对其于在位状态和迁航状态的风载荷进行风洞试验研究,并与规范计算结果进行对比验证。结果表明,试验结果要小于规范计算,空气动力学干扰和升力作用的影响不可忽略。 相似文献
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本文对导管架式固定海洋平台所承受的波浪载荷、结构在波浪载荷下的动力响应与随机响应分析方法进行了论述;编制了基于同一结构描述与特征计算的动力响应分析程序(DYMO)和随机响应分析程序(RANDOM)。文中简要介绍了挪威工学院结构工程研究所应用的结构分析程序 FAROW 中的 DYMO 和 RANDOM 的功能;给出了对设计建造中的高371米的北海某采油平台(STATOIL JACKET)进行响应计算的部分结果;并对两种响应计算结果给出了比较分析。 相似文献