Spar平台在船舶碰撞下的动力响应研究
发布时间：2021-11-08 01:57
Spar平台具有良好的水动力性能,对于解决陆上油气资源减少,油气开采向深海进发的严峻形势有重要意义,有必要对其性能有充分的认识。此外,在深海环境下海况复杂,平台可能会遭遇到过往船只由于操作失误亦或在停靠平台时受风、浪、流的影响而产生的撞击。为此,本文首先对Truss Spar平台在船舶碰撞下的动力响应进行研究,然后对目标平台在给定环境条件下的水动力性能进行数值计算。最后,探讨了平台在碰撞与环境载荷联合作用下的响应情况。海洋平台在在遭受船舶碰撞过程中的运动响应,具有明显的非线性动力特性,为研究平台在遭受船舶碰撞时的运动响应情况,本文选取Truss Spar平台为分析对象,采用有限元数值仿真方法,利用非线性显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA对一艘5000吨级补给船与目标平台的碰撞过程进行数值仿真,碰撞位置为平台浮筒的水线面位置,仿真结束后得到碰撞力、能量转化和结构应力的时序结果。对于Truss Spar平台的水动力性能,文中通过ANSYS软件建立平台的三维水动力模型,基于三维势流理论,将模型导入到水动力软件AQWA中,利用其中AQWA-LINE模块计算平台在不同频率下的附加质量、附加...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的目的及意义
1.2 Spar平台的研究概况
1.2.1 Spar平台发展简介及研究现状
1.2.2 船舶与海洋平台碰撞研究现状
1.3 本文的研究内容及方法
1.4 本文主要创新点
第2章 碰撞数值仿真的基本理论和关键技术
2.1 概述
2.2 非线性有限元理论
2.2.1 非线性有限元控制方程
2.2.2 隐式与显式求解方法
2.3 碰撞仿真中的关键技术
2.3.1 材料模型和本构方程
2.3.2 接触定义及算法选取
2.4 特殊求解的控制技术
2.4.1 沙漏控制技术
2.4.2 时间步控制
2.4.3 混合时间积分技术
2.5 本章小结
第3章 浮式平台水动力计算原理
3.1 概述
3.2 三维势流理论
3.2.1 坐标系
3.2.2 速度势
3.3 频域运动方程
3.4 水动力参数
3.4.1 附加质量系数和附加阻尼系数
3.4.2 一阶波浪力
3.5 时域运动方程
3.5.1 时域、频域的分析转换
3.5.2 风、流载荷
3.5.3 运动方程
3.6 本章小结
第4章 Truss Spar平台在船舶碰撞下的动力响应分析
4.1 概述
4.2 LS-DYNA软件介绍
4.2.1 LS-DYNA软件简介
4.2.2 LS-DYNA应用领域
4.3 碰撞工况的讨论
4.4 碰撞过程中流体影响的处理
4.5 碰撞模型的建立
4.5.1 碰撞的有限元模型
4.5.2 材料模型的选取
4.5.3 模型边界条件的施加
4.6 Truss Spar平台在船舶碰撞下的动力响应分析
4.6.1 碰撞过程中系统能量时间历程分析
4.6.2 碰撞过程中撞击力分析
4.6.3 碰撞过程中结构应力分析
4.7 本章小结
第5章 Truss Spar平台水动力性能数值计算
5.1 概述
5.2 水动力计算软件AQWA简介
5.3 Truss Spar平台水动力计算模型的建立
5.4 Truss Spar平台频域分析
5.4.1 附加质量系数和附加阻尼系数
5.4.2 运动响应的传递函数
5.4.3 波浪力
5.5 Truss Spar平台时域分析
5.5.1 系泊系统
5.5.2 环境荷载
5.5.3 时域耦合分析结果
5.6 碰撞力对平台时域响应的影响
5.6.1 碰撞力作用下平台运动响应
5.6.2 碰撞力作用下平台系泊缆张力
5.7 本章小结
结论与展望
论文总结及结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶-自升式海洋平台碰撞相似率研究[J]. 刘昆,包杰,王自力,Wang George. 振动与冲击. 2016(07)
[2]海上船舶航行中的冲击模型及参数研究[J]. 顾明,查海波. 舰船科学技术. 2016(04)
[3]基于AQWA的S-Spar平台动力响应分析[J]. 刘震,黄维平. 船舶力学. 2016(Z1)
[4]自升式平台直管结构碰撞模型试验与仿真分析[J]. 刘昆,包杰,王自力,王革. 舰船科学技术. 2015(S1)
[5]LS-DYNA软件对某半潜式海洋平台发生碰撞的分析[J]. 刘平,王林. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2015(05)
[6]垂荡板对传统Spar平台水动力特性的影响[J]. 周国龙,叶舟,成欣,李春. 水资源与水工程学报. 2015(04)
[7]桁架式Spar平台与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析[J]. 杨敏冬,滕斌,宁德志,时忠民. 船舶力学. 2015(07)
[8]考虑非线性系泊力Truss Spar平台耦合运动分析[J]. 张良,李红霞,毋晓妮. 中国海洋平台. 2015(01)
[9]新型多立柱式Spar平台涡激运动特性研究[J]. 苏云龙,杨建民,吕海宁,彭涛. 海洋工程. 2015 (01)
[10]Spar平台主体垂荡-月池流体耦合运动模型试验研究[J]. 刘利琴,张永恒,满金双,刘春媛,何鑫. 哈尔滨工程大学学报. 2015(03)
博士论文
[1]Spar平台垂荡—纵摇耦合非线性运动特性研究[D]. 张海燕.天津大学 2008
[2]海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究[D]. 龚顺风.浙江大学 2003
硕士论文
[1]重力式平台受船舶撞击作用的损伤特性及优化[D]. 王文博.中国海洋大学 2015
[2]新型SPAR平台的可靠性分析与安全性评估研究[D]. 石佳睿.上海交通大学 2015
[3]船舶与自升式平台碰撞的动力特性研究[D]. 金梦菊.武汉理工大学 2013
[4]海洋平台结构碰撞分析及安全性研究[D]. 胡永利.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3482772
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的目的及意义
1.2 Spar平台的研究概况
1.2.1 Spar平台发展简介及研究现状
1.2.2 船舶与海洋平台碰撞研究现状
1.3 本文的研究内容及方法
1.4 本文主要创新点
第2章 碰撞数值仿真的基本理论和关键技术
2.1 概述
2.2 非线性有限元理论
2.2.1 非线性有限元控制方程
2.2.2 隐式与显式求解方法
2.3 碰撞仿真中的关键技术
2.3.1 材料模型和本构方程
2.3.2 接触定义及算法选取
2.4 特殊求解的控制技术
2.4.1 沙漏控制技术
2.4.2 时间步控制
2.4.3 混合时间积分技术
2.5 本章小结
第3章 浮式平台水动力计算原理
3.1 概述
3.2 三维势流理论
3.2.1 坐标系
3.2.2 速度势
3.3 频域运动方程
3.4 水动力参数
3.4.1 附加质量系数和附加阻尼系数
3.4.2 一阶波浪力
3.5 时域运动方程
3.5.1 时域、频域的分析转换
3.5.2 风、流载荷
3.5.3 运动方程
3.6 本章小结
第4章 Truss Spar平台在船舶碰撞下的动力响应分析
4.1 概述
4.2 LS-DYNA软件介绍
4.2.1 LS-DYNA软件简介
4.2.2 LS-DYNA应用领域
4.3 碰撞工况的讨论
4.4 碰撞过程中流体影响的处理
4.5 碰撞模型的建立
4.5.1 碰撞的有限元模型
4.5.2 材料模型的选取
4.5.3 模型边界条件的施加
4.6 Truss Spar平台在船舶碰撞下的动力响应分析
4.6.1 碰撞过程中系统能量时间历程分析
4.6.2 碰撞过程中撞击力分析
4.6.3 碰撞过程中结构应力分析
4.7 本章小结
第5章 Truss Spar平台水动力性能数值计算
5.1 概述
5.2 水动力计算软件AQWA简介
5.3 Truss Spar平台水动力计算模型的建立
5.4 Truss Spar平台频域分析
5.4.1 附加质量系数和附加阻尼系数
5.4.2 运动响应的传递函数
5.4.3 波浪力
5.5 Truss Spar平台时域分析
5.5.1 系泊系统
5.5.2 环境荷载
5.5.3 时域耦合分析结果
5.6 碰撞力对平台时域响应的影响
5.6.1 碰撞力作用下平台运动响应
5.6.2 碰撞力作用下平台系泊缆张力
5.7 本章小结
结论与展望
论文总结及结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶-自升式海洋平台碰撞相似率研究[J]. 刘昆,包杰,王自力,Wang George. 振动与冲击. 2016(07)
[2]海上船舶航行中的冲击模型及参数研究[J]. 顾明,查海波. 舰船科学技术. 2016(04)
[3]基于AQWA的S-Spar平台动力响应分析[J]. 刘震,黄维平. 船舶力学. 2016(Z1)
[4]自升式平台直管结构碰撞模型试验与仿真分析[J]. 刘昆,包杰,王自力,王革. 舰船科学技术. 2015(S1)
[5]LS-DYNA软件对某半潜式海洋平台发生碰撞的分析[J]. 刘平,王林. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2015(05)
[6]垂荡板对传统Spar平台水动力特性的影响[J]. 周国龙,叶舟,成欣,李春. 水资源与水工程学报. 2015(04)
[7]桁架式Spar平台与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析[J]. 杨敏冬,滕斌,宁德志,时忠民. 船舶力学. 2015(07)
[8]考虑非线性系泊力Truss Spar平台耦合运动分析[J]. 张良,李红霞,毋晓妮. 中国海洋平台. 2015(01)
[9]新型多立柱式Spar平台涡激运动特性研究[J]. 苏云龙,杨建民,吕海宁,彭涛. 海洋工程. 2015 (01)
[10]Spar平台主体垂荡-月池流体耦合运动模型试验研究[J]. 刘利琴,张永恒,满金双,刘春媛,何鑫. 哈尔滨工程大学学报. 2015(03)
博士论文
[1]Spar平台垂荡—纵摇耦合非线性运动特性研究[D]. 张海燕.天津大学 2008
[2]海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究[D]. 龚顺风.浙江大学 2003
硕士论文
[1]重力式平台受船舶撞击作用的损伤特性及优化[D]. 王文博.中国海洋大学 2015
[2]新型SPAR平台的可靠性分析与安全性评估研究[D]. 石佳睿.上海交通大学 2015
[3]船舶与自升式平台碰撞的动力特性研究[D]. 金梦菊.武汉理工大学 2013
[4]海洋平台结构碰撞分析及安全性研究[D]. 胡永利.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3482772
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