桩腿耦合装置的性能研究

发布时间：2017-12-22 12:20

  本文关键词：桩腿耦合装置的性能研究　出处：《上海交通大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着海洋石油开发的进一步发展，将会有越来越多的大型海上平台出现。大型海上平台的整体浮托安装也必将更加广泛使用。桩腿耦合装置作为平台整体浮托安装的关键构件，，也必将越来越多地出现在各种平台上。因此，对桩腿耦合装置进行性能的研究，掌握桩腿耦合装置的研制技术，将对我国海洋工程技术发展具有重大的意义。 本文首先介绍了浮托安装法以及关键技术，对浮托安装法的研究和运用现状进行了总结，并介绍了桩腿耦合装置的结构以及现阶段的研究现状。 然后，对本文中运用到的基本理论和求解方法进行了介绍，用大型非线性有限元软件ABAQUS建立了桩腿耦合装置的有限元模型，并用Explicit模块对其进行准静态强度分析，对不满足强度要求的结构进行改进，并对桩腿耦合装置的受力过程和沙土及橡胶的能量吸收效率进行了分析。 接着，对桩腿耦合装置进行了结构型式研究，分别对有沙箱和无沙箱LMU进行了静态计算和动态计算，从应力应变、能量吸收效率、速度和动能衰退速率等方面研究沙箱对桩腿耦合装置性能的影响。结果表明，有沙箱的LMU能够承受较大的外载荷作用，且能更好地将载荷转移到外套筒上，使应力分布均匀，没有明显的应力集中，从而提升外套筒钢材的使用效率；有沙箱LMU可以比较有效地降低载荷转移作业过程中整个平台的运动速度，提高平台浮托安装过程中能量吸收速率。 最后，对2-6层垂直橡胶圈层数的桩腿耦合装置进行静态和动态分析，从应力应变、能量吸收效率、速度和动能衰退速率等方面研究垂直橡胶圈层数不同对桩腿耦合装置性能的影响。结果表明，垂直工况下，随着橡胶圈层数的增加，桩腿耦合装置的刚度逐渐增大，最大应力先减小后增大，最大速度和动能逐渐减小，速度和动能的衰退速率逐渐减小。水平工况下，橡胶圈层数对水平刚度具有一定的影响。随着橡胶圈层数的增加，桩腿耦合装置的吸能效率逐渐下降。除了三层橡胶圈层数的桩腿耦合装置，其他四个桩腿耦合装置均发生屈服。然而橡胶圈层数对桩腿耦合装置速度的影响可忽略。橡胶圈层数对动能具有一定的影响，随着橡胶圈层数的增加，桩腿耦合装置动能逐渐减小，但是动能吸收速率差别不大。以本文计算的桩腿耦合装置为例，三层橡胶圈层数的桩腿耦合装置具有最好的性能。 本文的研究对浮托安装过程中桩腿耦合装置的选择以及桩腿耦合装置的设计及优化具有重要的指导意义。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.381

【参考文献】

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本文编号：1319498