自升式平台在位结构强度评估非线性方法研究

发布时间：2020-05-25 06:41

【摘要】：随着海洋油气资源勘探开发逐步向深水发展,自升式平台所处的海洋环境条件愈加恶劣。由于自升式平台整体结构柔性较大,随着工作水深的增加,振动频率降低,对环境激励的响应愈加明显,极易发生共振现象,造成整体结构响应过大而影响使用安全性。因此,对自升式平台在位工况进行非线性动力响应分析和性能评估就显得尤为重要。本文就自升式平台在位结构强度评估非线性方法研究展开了以下工作:(1)分析并确定了自升式平台在位工况下的风、波浪及海流载荷。着重对比分析了约束New Wave波浪理论相对于确定性波浪理论(设计波)和完全时域模拟的随机波浪理论的优越性,即在综合考虑实际波浪的随机性、谱性和非线性的基础上通过预设最大波高节省了计算机时;采用Welch算法验证了选择P-M谱作为波浪功率谱的有效性。(2)开展了自升式平台在位工况下的非线性动力响应分析,以确定惯性载荷。首先,在建立结构、桩基及波浪载荷模型基础上,进行了自升式平台模态分析,通过分析结果验证了非线性弹簧桩基模型相对于固支、铰支和线性弹簧三种桩基模型的合理性和有效性;其次基于约束New Wave波浪理论和非线性弹簧桩土模型,进行了平台的非线性动力响应分析,通过对比动态及准静态响应分析的结果,计算了甲板最大位移、基底剪力和倾覆力矩的动力放大系数,从而确定了平台的惯性载荷;相对于随机波浪法,验证了所提方法的有效性。(3)基于动力分析确定的惯性载荷,进行了自升式平台在位工况下的非线性结构强度评估。不同于动力分析模型,在静态结构强度评估时建立了详细的自升式平台三维有限元模型;施加载荷除了风、波浪和海流载荷之外,还包括功能载荷、P-△效应和惯性载荷,在此基础上对平台结构进行屈服结构强度评估和屈曲强度评估,评估结果满足要求。
【图文】：

图 1.2 桁架式桩腿自升式平台 图 1.3 圆柱形桩腿自升式平台自升式平台在位工况包括正常作业工况和风暴自存工况，其中正常作业工况是台的主要存在形式，风暴自存工况是自升式平台所遭受的最恶劣工况之一。本定在位况下的风、浪、流等环境载荷，，正确处理边界条件等关键技术问题，研

图 1.2 桁架式桩腿自升式平台 图 1.3 圆柱形桩腿自升式平台自升式平台在位工况包括正常作业工况和风暴自存工况，其中正常作业工况是台的主要存在形式，风暴自存工况是自升式平台所遭受的最恶劣工况之一。本定在位况下的风、浪、流等环境载荷，正确处理边界条件等关键技术问题，研
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661.4;U674.38

【参考文献】

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本文编号：2679736