基于离散元—有限元方法的导管架海洋平台冰激振动分析

发布时间：2017-12-17 21:35

  本文关键词：基于离散元—有限元方法的导管架海洋平台冰激振动分析

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【摘要】：导管架海洋平台在服役过程中会受到风、浪、流、冰等环境荷载的作用,其中冰荷载作为结冰海域导管架平台的控制荷载。导管架平台是由结构钢构成的框架结构,材料强度高,结构力学性能好。海冰的材料强度低,大片的平整冰漂浮在海面上时,结构上表现为无限平面壳体,极容易发生弯曲或屈曲破坏。海冰在风、浪、流的推动下挤压、撞击导管架平台的桩腿,形成对导管架平台冰荷载。通过对渤海导管架平台的现场监测发现,平台在海冰的持续作用下会发生冰激振动。快冰速,大厚度的高强度海冰会造成平台强烈的冰激振动。严重的冰激振动威胁着导管架平台上油气生产设备的安全运行,容易对平台结构造成疲劳损伤。冰激振动引起的振动加速度,造成平台上工作环境恶劣,损害工作人员的身体健康。导管架平台不同的结构形式和结构尺寸对冰荷载有着重大的影响。本文总结了导管架平台的结构特点,详细分析了导管架平台的导管架、桩基和甲板的结构形式和尺寸要求。以渤海辽东湾JZ20-MUQ导管架海洋平台为例,合理简化结构,建立了导管架平台有限元模型。近年来,海冰离散元方法取得了良好的发展,能准确的模拟海冰的生消,运移,断裂过程。海冰与导管架平台作用时,对海冰破碎过程的研究需要从连续介质力学过渡到离散介质力学。具有粘结-破碎功能的海冰离散元方法能很好的模拟这一过程中海冰的力学行为,准确的计算出海冰对导管架平台的冰荷载。本文应用海冰离散元方法计算了导管架平台的冰荷载时程。结构有限元分析有坚实的理论基础、快速高效等特点。随着ANSYS等大型商业有限元软件的普及,有限元分析成为工程结构设计、分析的必要和有效的手段。本文,通过ANSYS有限元软件分析导管架平台冰激振动时的动力响应。结合海冰离散元方法和结构有限元方法分析了不同海冰参数对平台冰激振动的影响,得到了利用海冰参数估算平台冰激振动加速度的一般公式。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P751

【参考文献】

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1 史庆增;海冰的动力作用和冰力谱[J];海洋学报(中文版);1994年05期

2 岳前进,毕祥军,于晓,时忠民;锥体结构的冰激振动与冰力函数[J];土木工程学报;2003年02期

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本文编号：1301663