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相似文献
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1.
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   

2.
局地海冰数值预测的冰激结构响应计算   总被引:6,自引:0,他引:6  
在渤海海冰数值预测的基础上,通过渤海海冰的热力—动力模型,对油气作业区的冰厚、冰速、冰温等海冰参数进行短期数值预测,并以此对海冰的盐度、卤水体积、弯曲强度等海冰物理力学参数进行推算,进而对冰激平台结构响应进行计算分析。以辽东湾JZ20-2油气田的MUQ平台为例,对1999/2000年冬季的冰激结构振动响应进行了预测,其结果与实测情况较为吻合。  相似文献   

3.
王帅霖  季顺迎 《海洋学报》2017,39(12):98-108
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   

4.
渤海海域单柱三桩式海上风电结构冰激振动分析   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
针对渤海某区域以单柱三桩式结构为支撑的海上风电系统进行了冰激振动分析。首先模拟风电结构具有显著动力特性差异的主-从式结构特征,根据工程场址海域冰情条件,设置了合理的海冰分析工况,随后依据概化冰力函数确定作用于风电基础结构上的动冰力时程,开展全时域瞬态动力分析。通过对计算结果的详尽分析,选定表征冰与风电结构相互作用进程的综合控制因子Ic,建立基于综合控制因子的冰振事件区划及其出现概率的预判方法。相关方法将为渤海海域风电工程结构冰激振动问题的预判与评估提供参考。  相似文献   

5.
张剑波 《海洋通报》2006,25(6):63-68
应用ANSYS软件建立了自升式平台和冰相互作用的数学仿真模型,对自升式平台进行了动力分析和桩腿的极限强度和疲劳强度校核。应用本模型对渤海某自升式平台桩腿进行的强度校核和不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤实例分析表明,本文的研究结果为自升式平台冰激疲劳设计提供了一个有效的方法,并为自升式平台在冰区的使用提供了依据。  相似文献   

6.
冰对结构的作用过程是典型的随机过程。本文在冰压力过程为平稳过程的假设下,从渤海海冰对平台桩腿作用的大量实测冰压力数据中,选取了21条冰屈曲破坏时的冰压力时程曲线,对它们进行谱分析后,得到了单点冰屈曲破坏的压力随机过程的谱密度,并确定了谱参数及其跟环境要素的关系,依据文献[1]中冰压力沿圆柱面的空间分布,建立了绕桩腿的冰压力随机场模型,并得到了作用于桩腿的总冰力随机过程及其谱密度。本文的研究成果为平台结构冰激随机振动和疲劳累积损伤分析提供了荷载基础  相似文献   

7.
渤海导管架平台桩柱冰压力随机过程模型及其参数确定   总被引:10,自引:0,他引:10  
欧进萍  段忠东 《海洋学报》1998,20(3):110-118
首先分析了冰压力随机过程的特征及其产生机理,从而按冰的破坏形式将冰压力随机过程分为挤压破坏过程、屈曲破坏过程和弯曲破坏过程.从渤海海冰对平合桩柱作用大量实测冰压力曲线中选取37条典型的冰挤压破坏时程曲线,经谱分析确定了相应冰压力随机过程的谱密度及其谱参数;进一步经统计分析,建立了谱参数与冰厚的关系;在此基础上,建立了绕圆桩柱的冰压力随机场模型,并利用大量实测数据,经统计回归分析,确定了场函数的具体表达形式,由此用冰压力随机场可以容易地确定圆桩柱的总冰压力随机过程及其谱密度.  相似文献   

8.
冰激振动及冰荷载动力特性的试验研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
佟建峰  宋安等 《海洋工程》2001,19(4):34-39,45
回顾了解决海冰引起结构振动分析方法的要求,通过室内冰力模型试验得出了冰激振动的重要参数-冰力频率,幅值的特性。研究表明,在低冰速时,冰力频率与冰速对冰厚之比呈线性关系;高冰速时,冰力步与冰速对冰厚之比呈现恒定性,文章还根据试验数据以及统计分析,推荐了冰力幅值计算公式和取值范围。  相似文献   

9.
海冰的动力作用和冰力谱   总被引:7,自引:0,他引:7  
史庆增 《海洋学报》1994,16(5):106-111
频谱特性和自激特性是海冰动力作用的两个最主要的特性。海冰的频谱特性集中反映在冰力谱上,它是海冰的固有属性,所以在由冰振时结构的动力响应反求冰力谱时,一定要消除用于测冰的结构动力特性的影响。本文分别由单自由度体系结构和多自由度体系结构上的位移响应和应变响应反求了渤海湾和辽东湾的冰力谱,求出的冰力谱可在分析冰振机理的各种理论中用来确定海冰的频谱特性。  相似文献   

10.
基于实测动冰力时程的海洋平台结构冰振反应分析   总被引:13,自引:2,他引:11  
冰激平台结构振动是影响渤海石油钻采平台冬季正常生产和安全的主要因素。本文采用实测冰压力时程,对渤海辽东湾北部的JZ20-2MUQ平台结构进行了冰振反应分析,计算了不同设计冰厚、不同冰作用方向和标高及平台桩腿有无正倒锥体(一种破冰装置)的结构反应,探讨了正倒锥体对减轻冰力和结构反应的作用,发现了结构冰激振动的一些特征,为在该平台上实施振动控制方案提供了依据  相似文献   

11.
大直径单桩风机基础冰荷载模型试验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
武海斌  黄焱  李伟 《海洋工程》2018,36(2):83-91
针对渤海某海域以单桩结构为支撑的海上风电系统,对大直径直立桩风机基础进行了一系列静冰载荷模型试验研究。首先,针对目标海域海冰调研结果确定多个冰速工况,对3 MW及4 MW装机功率对应的两种不同直径的单桩基础开展静冰载荷模型试验;随后在试验现象及试验结果的分析中重点关注了冰排在大直径结构前的破坏模式及破坏特点;最终,通过对比模型试验冰力极值试验结果与多规范冰载荷计算结果,确定大直径直立桩静冰载荷计算规范的合理选择,并根据试验结果对直立桩静冰载荷计算方法进行了经验参数修正。得出的相关结论可为渤海海域大直径单桩式风机基础冰载荷的工程估算提供参考。  相似文献   

12.
The objective of this work is to study the uncertainties involved in the modelling of the soil-pile interaction concerning their influence on the prediction of the dynamic structural response of monopile offshore wind turbine support structures. Two main issues are identified and addressed: the adequacy of the method used to deal with the soil-pile interactions and the adequacy of the soil properties reflecting the behaviour of the soil. The present study develops an approach that defines the penetrated pile length depending on the soil profile. Also, a parameter is defined to avoid the excessive usage of steel for the penetrated pile structure. The uncertainties are included in the probabilistic free vibration analysis and the contribution of each random variable to the scatter of the response is estimated by performing a sensitivity analysis. The results indicate that the uncertainty involved in the modelling of the soil profile has a significant effect on the coefficient of variance of the natural frequency, which is a serious issue to be considered in the fatigue life assessment of offshore wind turbine support structures.  相似文献   

13.
应用ANSYS软件建立了平台和冰相互作用的有限元模型,构建了自升式平台的冰激振动模型,并计算基于2种冰力模型的自升式平台的动力响应。此动力分析方法具有建模方便和计算精度高的特点。以某自升式平台为例,计算了冰和平台结构相互作用的耦合效应,为自升式平台冰激振动安全评估提供了参考依据。  相似文献   

14.
Offshore wind turbines can exhibit dynamic resonant behavior due to sea states with wave excitation frequencies coinciding with the structural eigenfrequencies. In addition to significant contributions to fatigue actions, dynamic load amplification can govern extreme wind turbine responses. However, current design requirements lack specifications for assessment of resonant loads, particularly during parked or idling conditions where aerodynamic damping contributions are significantly reduced. This study demonstrates a probabilistic approach for assessment of offshore wind turbines under extreme resonant responses during parked situations. Based on in-situ metocean observations on the North Sea, the environmental contour method is used to establish relevant design conditions. A case study on a feasible large monopile design showed that resonant loads can govern the design loads. The presented framework can be applied to assess the reliability of wave-sensitive offshore wind turbine structures for a given site-specific metocean conditions and support structure design.  相似文献   

15.
The problems of ice-induced vibration have been noticed and concerned since the 1960s, but it has not been well resolved. One reason is that the dynamic interaction between ice and structure is so complicated that practical ice force model has not been developed. The recent full-scale tests conducted on jacket platforms in the Bohai Sea presented that ice could cause intense vibrations which endanger the facilities on the deck and make discomfort for the crew. In this paper, the strategy of mitigation of ice-induced offshore structure vibration is discussed. Based on field observations and understanding of the interaction between ice and structure, the absorption mitigation method to suppress ice-induced vibration is presented. The numerical simulations were conducted for a simplified model of platform attached with a Tuned Mass Danlper (TMD) under ice force function and ice force time history. The simulation results show that TMD can fa- vorably reduce ice-induced vibrations, therefore, it can be considered to be an alternative approach to utilize. Finally, the application possibilities of utilizing TMDs on other miniature offshore structures in ice-covered areas of marginal oil fields are discussed.  相似文献   

16.
采用谱分析的方法,对冰区作业的海上风机支撑结构进行疲劳损伤评估。基于风冰散布图,将海上风机所受的风载荷和连续挤压冰载荷作为系统输入,热点应力作为输出,运用随机振动理论与主应力线性化方法,对冰区海上风机支撑结构进行疲劳评估。以某2 MV海上风机支撑结构为计算实例,验证频域疲劳评估方法的准确性。频域方法与时域方法计算结果吻合较好,证明了频域方法的快速有效,可用于快速评估风机支撑结构的疲劳损伤。  相似文献   

17.
王涛  张琪  叶冠林 《海洋工程》2022,40(1):93-103
大直径单桩基础是海上风电应用广泛的一种基础形式,严格控制桩基泥面处的位移是保证基础稳定和风机安全运营的关键因素.通过数值方法建立了单桩—海床的三维模型,将可以描述海洋砂土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,桩基承受的波浪荷载通过Morison方程进行计算模拟.针对无波浪荷载、仅作用于海床的波浪荷载、同时作用于桩基和海床的波浪荷载三种情况,分析了海床土的动力响应以及桩基的水平位移之间的差异,探讨了海床土体参数对桩基水平变形的影响.研究结果表明海床土体液化会导致桩基水平变形增加,海床土渗透性、超固结性、结构性对桩基水平位移影响显著,研究成果可为海上风电单桩基础的设计与运维提供参考.  相似文献   

18.
The spectral methods and ice-induced fatigue analysis are discussed based on Miner's linear cumulative fatigue hypothesis and S-N curve data.According to the long-term data of full-scale tests on the platforms in the Bohai Sea,the ice force spectrum of conical structures and the fatigue environmental model are established.Moreover,the finite element model of JZ20-2MSW platform,an example of ice-induced fatigue analysis,is built with ANSYS software.The mode analysis and dynamic analysis in frequency domain under all kinds of ice fatigue work conditions are carried on,and the fatigue life of the structure is estimated in detail.The methods in this paper can be helpful in ice-induced fatigue analysis of ice-resistant platforms.  相似文献   

19.
ZHANG Li-wei  LI Xin 《海洋工程》2017,31(5):559-566
Fixed offshore wind turbines usually have large underwater supporting structures. The fluid influences the dynamic characteristics of the structure system. The dynamic model of a 5-MW tripod offshore wind turbine considering the pile–soil system and fluid structure interaction (FSI) is established, and the structural modes in air and in water are obtained by use of ANSYS. By comparing low-order natural frequencies and mode shapes, the influence of sea water on the free vibration characteristics of offshore wind turbine is analyzed. On basis of the above work, seismic responses under excitation by El-Centro waves are calculated by the time-history analysis method. The results reveal that the dynamic responses such as the lateral displacement of the foundation and the section bending moment of the tubular piles increase substantially under the influence of the added-mass and hydrodynamic pressure of sea water. The method and conclusions presented in this paper can provide a theoretical reference for structure design and analysis of offshore wind turbines fixed in deep seawater.  相似文献   

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