半潜式平台整体水动力与结构强度分析

发布时间：2017-08-13 16:02

  本文关键词：半潜式平台整体水动力与结构强度分析

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【摘要】：本文主要以国内某在建的第六代钻井半潜式平台为对象平台，依据DNV相关规范，采用AQWA进行水动力计算，而ANSYS进行有限元计算，提取ANSYS应力计算结果，进行屈服强度校核与屈曲强度校核。 首先，由于半潜式平台的环境载荷主要为波浪载荷，所以环境载荷方面重点介绍半潜式平台波浪载荷的计算理论和方法。本文采用的波浪理论为目前实际海洋工程领域应用最为成熟的小振幅波理论，而半潜式平台波浪力的计算则需要分别考虑小尺度和大尺度结构物两方面：小尺度结构物波浪力的计算采用莫里森方程，此法用于半潜式平台撑杆上的波浪力计算；大尺度结构物波浪力的计算采用绕射/辐射理论，此法用于半潜式平台下浮体与立柱上的波浪力计算。波浪载荷工况的确定方法采用DNV规范推荐的设计波法，重点采用AQWA计算半潜式平台的整体特征水动力响应，设计波工况确定后采用AQWA-WAVE计算每个工况的波浪载荷（动水压力），并以ANSYS命令流的形式输出波浪载荷数据。 然后按照DNV相关规范对于半潜式平台整体结构模型的要求，采用ANSYS建立对象平台的整体结构有限元模型，施加多组载荷组合工况下的波浪载荷、可变载荷以及固定载荷，并采用DNV规范推荐的固定边界条件限制有限元模型的刚体位移，在ANSYS中进行以线性小变形假设下的有限元静力计算。 最后根据DNV相关规范，，为对象平台结构进行屈服强度校核与屈曲强度校核，其中屈服强度校核采用von Mises等效应力与许用应力相比较的方法进行，而屈曲强度校核则采用DNV相关规范中关于有连续加强筋的平板结构屈曲强度的校核方法。
【关键词】：半潜式平台 水动力 有限元 屈服 屈曲
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题的背景及意义8-15
• 1.1.1 海洋油气资源的开发现状8-9
• 1.1.2 半潜式平台的发展9-13
• 1.1.3 半潜式平台的结构组成13-14
• 1.1.4 半潜式平台的工作原理14-15
• 1.2 课题的国内外研究动态15-16
• 1.3 本文的主要工作内容16-17
• 第二章 波浪载荷计算理论17-36
• 2.1 海洋工程波浪力学理论17-25
• 2.1.1 小振幅波理论17-21
• 2.1.2 结构物波浪力计算21-25
• 2.2 半潜式平台的整体特征水动力响应25-30
• 2.2.1 下浮体间横向分离力26
• 2.2.2 绕横向水平轴的扭矩26-27
• 2.2.3 下浮体间纵向剪切力27-28
• 2.2.4 甲板质量的纵向加速度28
• 2.2.5 甲板质量的横向加速度28-29
• 2.2.6 甲板质量的垂向加速度29
• 2.2.7 下浮体垂向波浪弯矩29-30
• 2.3 整体响应分析方法30-33
• 2.3.1 随机波法30-31
• 2.3.2 设计波法31-32
• 2.3.3 规则波极限波陡32-33
• 2.4 AQWA 简介33-36
• 2.4.1 AQWA-LINE33-34
• 2.4.2 AQWA-FER34
• 2.4.3 AQWA-WAVE34-36
• 第三章 载荷工况计算36-57
• 3.1 操作工况与极限状态36-37
• 3.2 设计载荷37-55
• 3.2.1 环境载荷37-54
• 3.2.2 其他设计载荷54-55
• 3.3 载荷工况汇总55-57
• 第四章 整体结构模型57-71
• 4.1 ANSYS 单元介绍57-59
• 4.1.1 Shell181 单元57-58
• 4.1.2 Beam188 单元58
• 4.1.3 Mass21 单元58-59
• 4.2 模型主要组成部分59-69
• 4.2.1 上层平台及生活楼61-62
• 4.2.2 立柱及横撑62-65
• 4.2.3 下浮体65-66
• 4.2.4 质量模型66-69
• 4.3 模型边界条件69-71
• 4.3.1 固定边界条件69
• 4.3.2 惯性释放69-70
• 4.3.3 弹簧边界条件70-71
• 第五章 整体结构强度校核71-98
• 5.1 载荷因子71
• 5.2 材料因子71
• 5.3 校核结构部件71-72
• 5.4 屈服强度校核72-77
• 5.5 屈曲强度校核77-98
• 5.5.1 侧向压强78-79
• 5.5.2 屈曲强度校核方法79-86
• 5.5.3 屈曲强度校核结果86-98
• 第六章 结论98-99
• 参考文献99-102
• 发表论文和参加科研情况说明102-103
• 致谢103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：668110