辽东湾海水与平台相互作用研究

发布时间：2022-12-23 20:10

　　随着近些年油气资源的紧缺，海洋石油开发吸引了越来越多的目光。但是海冰对平台的安全性和正常作业的影响成为当下我国冬季渤海石油生产中遇到的最大问题，尤其辽东湾为最甚。平台设计规范里推荐了静冰力的计算公式，但是对动冰力的计算介绍比较模糊。本文就是借助于数值模拟手段对海冰与平台相互作用做进一步的研究，建立一种海冰与平台作用力的计算方法。 海冰参数的选取是进行冰区海洋设计最重要的步骤之一。借助于现场观测资料，拟合平整冰厚和冰速，得到了概率分布模型，并利用平整冰厚的累计分布情况推求得到了一定重现时期的极值。利用经验公式推求海冰的抗压强度，并拟合抗压强度的分布，得到其概率模型。 借助于显示动力学软件LS-DYNA，结合黏弹性力学建立了拉压屈服强度不同、应变率相关的海冰的本构模型，参考已有的平台建立有限元模型，在时域上研究海冰与平台的相互作用，分析碰撞结果和冰力的时程曲线。 借助于ANSYS软件，建立了基于弹塑性力学的海冰模型，并引入岩土力学里的D-P材料屈服准则。结合前面对海冰参数的概率分布研究，利用蒙特卡罗随机抽样方法，对一定距离内的冰与锥体结构的接触冰力进行了概率抽样计算... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 海冰与平台相互作用研究的背景
        1.2.1 海冰与平台相互作用研究的工程背景
        1.2.2 国内对海冰与平台作用的认识过程
        1.2.3 各类平台结构与海冰的相互作用
    1.3 海冰与平台相互作用的研究现状
        1.3.1 静冰力的计算
        1.3.2 基于弹塑性力学的海冰与平台相互作用研究
        1.3.3 基于黏弹性力学的海冰与平台相互作用研究
        1.3.4 海冰与平台相互作用理论研究的前景
    1.4 本文研究的主要内容
    本章小结
第二章 海冰设计参数的分布拟合
    2.1 冰厚的概率分布
    2.2 冰速的概率分布
    2.3 海冰抗压强度的概率分布
        2.3.1 海冰抗压强度的计算理论
        2.3.2 海冰抗压强度的分布
    2.4 冰厚的极值计算
        2.4.1 基于短期观测资料的极值计算理论
        2.4.2 冰厚的累计概率分布
        2.4.3 一定重现期的平整冰厚
        2.4.4 结果校核验证
    本章小结
第三章 海冰与平台的相互作用过程研究
    3.1 海冰的黏弹性本构模型
        3.1.1 海冰材料模拟概述
        3.1.2 基于黏弹性力学的海冰本构模型
        3.1.3 海冰裂纹的模拟方法
        3.1.4 海冰的失效准则
    3.2 有限元模型
        3.2.1 海冰与平台模型的建立
        3.2.2 边界条件及接触设定
        3.2.3 求解设置
    3.3 计算结果
        3.3.1 海冰的破碎过程
        3.3.2 海冰的破碎周期与破碎长度
        3.3.3 碰撞过程的能量分布与沙漏评价
        3.3.4 碰撞过程中冰锥上的等效应力分布
        3.3.5 碰撞过程中锥体上的冰荷载
        3.3.6 甲板的振动响应
    本章小结
第四章 冰力的概率分布研究
    4.1 海冰的弹塑性本构模型
        4.1.1 ANSYS中塑性材料的屈服准则
        4.1.2 基于 D-P 屈服准则的弹塑性海冰本构模型
    4.2 非线性接触计算模型
        4.2.1 海冰与平台的有限元模型
        4.2.2 接触选项的设定
        4.2.3 边界条件与坐标系
    4.3 蒙特卡罗随机抽样思想
    4.4 基于概率抽样的冰锥相互作用模拟
        4.4.1 随机输入参数的概率分布
        4.4.2 随机输入参数的相关性
        4.4.3 蒙特卡罗求解设置
        4.4.4 求解思路
    4.5 结果分析
        4.5.1 抽样结果概述
        4.5.2 敏感性分析
        4.5.3 冰力分布拟合
    本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]JZ20-2NW平台抗冰性能的有限元分析[J]. 武文华,于佰杰,岳前进,陈亮.  中国海洋平台. 2007(06)
[2]渤海导管架平台的破冰锥体设计[J]. 徐田甜,王宁.  船舶. 2007(06)
[3]不同破坏模式下锥体结构冰力定性分析[J]. 李锋,岳前进.  大连理工大学学报. 2005(06)
[4]铝锂合金材料损伤演化方程和层裂准则的研究[J]. 郭扬,李永池,曹结东,李建光.  高压物理学报. 2005(04)
[5]冰排与斜面结构作用时的破断长度分析[J]. 冯玮,时忠民,刘立名,姜伟.  力学与实践. 2005(02)
[6]强度理论百年总结[J]. 俞茂宏,彭一江.  力学进展. 2004(04)
[7]含损伤材料的热粘塑性本构关系及其应用[J]. 李永池,谭福利,姚磊,胡秀章.  爆炸与冲击. 2004(04)
[8]铝锂合金材料的极限应变率软化特性研究[J]. 郭扬,李永池,姚磊,董杰.  爆炸与冲击. 2004(01)
[9]冰与直立结构快速挤压破坏分析[J]. 杜小振,毕祥军,岳前进,李洪升.  冰川冻土. 2003(S2)
[10]锥体结构冰荷载速度效应的定性分析[J]. 李锋,胡玉镜,岳前进,毕祥军.  冰川冻土. 2003(S2)



本文编号：3725352