系留索谐振纵向激励的非线性响应

本文讨论垂直的中和浮力系留素在浮体的纵向激励处于谐振的情形下的共振响应问题,其中应力应变关系为非线性的。为此,需求解一个在给定边界条件下的非线性方程。利用奇摄动方法可以得到响应的拟周期解。这个解通过共振区后产生分叉。对各个分叉解,我们讨论了它的稳定性。本文方法可推广到亚谐振等情形的处理。     

海洋平台结构动力响应优化设计与灵敏度分析

研究了海洋平台结构动力响应优化设计以结构动力响应的灵敏度计算方法。给出了结构稳态频率响应和瞬态时程响应的灵敏度分析算法，并通过数值试验讨论了瞬态响应灵敏度分析算法的精度和差分法中变量摄动量的影响。在JIFEX软件中实现了结构动力响应灵敏度计算，建立海洋平台结构优化模型和求解方法。数值算例表明了本文方法和程序的有效性。     

传统Spar平台和型组合共振运动响应研究

研究传统Spar平台在长周期规则波浪下的和型组合共振现象.考虑垂荡与纵摇运动的相互影响以及瞬时波面对于纵摇运动的参数激励作用,建立平台两自由度耦合运动方程.采用多尺度法导出了当波浪频率接近垂荡与纵摇固有频率之和时方程的一阶摄动解.针对一座实际Spar平台,通过求解幅值分岔方程,得到平台在不同波高下的运动响应并进行了数值模拟.计算结果发现,当波浪幅值超过某一极限值时,平台出现较大幅值的垂荡与纵摇亚谐共振运动.研究结果揭示了Spar平台出现和型组合共振的条件和组合共振时的动力特性.     

应用两次展开法求解系泊柱体慢漂运动方程

在深海中系泊的海洋平台,如Spar平台,水下部分为带有系泊的圆柱结构,其水平方向运动响应往往具有较低的自振频率,容易在低频波浪力(源于非线性的差频效应)作用下发生共振响应,使结构发生大幅水平慢漂。当浮体的瞬时位置大幅偏离初始位置时,基于初始平衡位置的摄动展开法会存在较大误差。针对这一问题,采用两次展开方法,对大幅慢漂运动开展时域模拟研究。对双色波作用下自由漂浮圆柱的大幅运动响应问题进行数值分析,并与采用基于初始平衡位置的摄动展开法的计算结果进行了对比。结果表明,采用新的两次展开法可以计算出波浪遭遇频率的变化和波浪漂移阻尼,而这无法从基于初始平衡位置的常规摄动展开法中得到,体现了两次展开法在分析大幅慢漂问题上的优势。     

极限波浪作用下半潜平台运动响应时域数值模拟

针对一座工作水深为500 m的半潜式海洋平台,运用时域耦合分析方法,计算其在极限波浪作用下的运动响应。通过比较平台在两种不同形式极限波浪(即畸形波和"三姐妹"波)作用下的运动响应,分析两种不同形式的极限波浪对平台运动的影响。同时通过分析畸形波的参数对平台运动幅值的影响,确定平台运动响应对畸形波参数的敏感性。分析结果表明:极限波浪在聚焦点处波高最大,当平台恰好位于聚焦点时,对平台来说最危险;畸形波的波峰值是影响平台运动的最主要参数,在平台初期设计中要考虑工作海域中极限波浪可能达到的最大值;在波峰值相同的条件下,平台运动的最大值随着畸形波的谱峰周期和有义波高的增加而增加。     

锥体导管架海洋平台冰激结构振动响应分析

渤海冰区油气开发中,在桩腿上安装抗冰锥体的导管架平台是最常见的结构形式.冰激结构振动不仅会造成平台结构的损伤,还将对平台上部管线和设备的安全运行构成极大的威胁,并影响平台作业人员的正常生活和生产操作.针对渤海冰区锥体平台结构冰激振动响应的三种计算方法进行了研究,即平台结构的有限元分析、简化的结构动力分析和冰振响应幅值统计分析.以辽东湾JZ20-2油气田的MUQ平台为例,对以上三种冰振响应计算方法进行对比,以讨论它们的一致性和各自的适用条件.结果表明,这三种分析方法的计算结果基本一致,但有些计算参数需要现场实测资料的确定.     

不同结构形式张力腿平台水动力参数比较分析

随着张力腿平台(TLP)在深海油气开发领域的广泛应用,在早期传统式(C-TLP)的基础上衍生出了多种结构形式,其中还有延展式(E-TLP)、最小化深海水面式(MOSES)和海之星式(SeaStar)已具备业界建造运营经验。为了体现TLP各类结构形式的性能特点,服务于工程开发方案中平台构型选择,本文基于三维势流理论频域方法,针对现已建造的4种TLP的水动力性能及相关参数进行了对比研究。首先,在质量惯性、结构刚度相似的条件下,完成了各类型平台的主尺度方案;其次,采用SESAM软件分析计算了各方案设计平台的附加质量、势流阻尼和运动响应幅值算子(RAO);最后的结果对比表明,不同结构形式对张力腿平台的固有周期影响很大,分散立柱形式的C-TLP与E-TLP的垂向运动响应更小。     

海洋结构地震响应及参数的影响

本文采用自由度凝聚方法和响应谱方法分析海洋导管架式固定平台的动力特性及其地震响应,还初步考察了桩基刚度、平台荷重分布等参数变化的影响。此外,本文还对堆聚质量法和自由度凝聚法计算的结果进行了比较。     

海洋平台结构地震响应不确定性因素分析

本文将海洋平台结构的刚度、质量、阻尼以及动水阳力系数C_m,C_d模拟为随机变量,利用随机有限元法,分析了这些参数的变异性引起的海洋平台结构地震响应变异性问题。结果表明,海洋平台结构地震响应的变异性与输入结构参数本身的变异性具有同一量级,动水阻力参数变异性对平台反应的影响比结构参数变异性平台反应的影响稍小。     

测高卫星径向摄动的时域表示

径向轨道误差是影响测高精度的最主要因素之一。为了充分利用测高数据中所含的地球物理信息,分析径向轨道误差对卫星测高数据处理结果的影响,本文进行了以下工作:首先推导出了量级为e~(?)的G_(?)(e)的显式表达式,第一次给出了G_(?)、G_(?)和G_(tp-1)的保留e~((?)+2)项的高阶公式,首次给出了与Kaula线性解形式完全类似的保留至e~2项的径向摄动公式,最后给出了径向摄动频率与轨道元素摄动频率之间的对应关系。     

冰激振动下简易平台的动态优化设计

简易平台是边际油田开发的主要结构形式,由于平台结构形式简单,受到动力荷载作用响应比较大。采用动态设计可以合理优化平台结构形式,达到降低平台动力响应的效果。文中以JZ20-2NW简易平台为原型,运用ANSYS有限元分析软件对其进行冰激振动下的动态优化设计。结果表明,动态设计减振效果明显,可供设计人员参考。     

大直径浮式结构涡激振动的数值模拟

通过数值模拟的方法研究Spar平台两自由度涡激运动,建立考虑流固耦合时Spar平台涡激运动时域数值模型,采用Matlab软件编程计算了Spar平台在不同流速下的两自由度涡激运动响应,并比较了Spar平台涡激运动时非线性阻尼对于结构的影响。通过对数值模型模拟结果的比较发现,非线性阻尼能降低Spar平台两向涡激运动响应的计算结果,尤其是当平台发生共振时,这个影响更为显著。     

海洋平台结构模态参数识别的仿真研究

将特征系统实现法(ERA)与CBSI算法相结合识别海洋平台结构的模态参数(固有频率,阻尼比,振型),利用有限的加速度信号进行结构模态参数识别。海洋平台结构数值模型模拟的动力响应信号用于参数识别。所识别出的海洋平台模态参数与有限元ANSYS分析所得的结果相比较,表明运用本文所提出的方法进行模态参数识别是有效的。     

Truss Spar平台垂荡响应频域分析

利用已有水动力试验和数值模拟结果及Morison方程,简化估计了Truss Spar平台垂荡方向水动力贡献,快速有效地预报了平台极端海况下的垂荡响应.在频域内分别采用数值迭代计算和粘滞阻尼线性化方法得到了平台在不同数量垂荡板配置下的垂荡响应幅值算子.在墨西哥湾、西非和中国南海等3种不同地区极端海况以及墨西哥湾工作状态海况下计算了平台的响应极值,分析发现平台波频垂荡响应对入射波浪周期非常敏感.采用JONSWAP波能谱得到了Truss Spar平台垂荡响应谱.通过比较和参数分析,验证了平台在设计上的合理性与实际海况下良好的垂荡运动性能.     

海洋石油平台TMD振动控制及参数优化

研究了随机波浪载荷作用下调谐质量阻尼器（ＴＭＤ）对桩基钢结构海洋平台的减振效果,采用谱分析法对ＴＭＤ参数进行优化,优化ＴＭＤ 使平台的位移响应标准偏差比无ＴＭＤ下降１２．４％ 。并研究了ＴＭＤ参数在优化域内的失调对响应的影响,ＴＭＤ刚度失调比阻尼失调要敏感,欠阻尼失调比过阻尼失调要敏感。从振害累积概念出发,对谐激励下ＳＤＯＦ－ ＴＭＤ的Ｒａｎｄａｌｌ参数优化方法提出了改进。     

关于重力表面波非线性相互作用

本文利用小摄动法在作者以前求得的二阶近似解的基础上给出任意水深重力表面波非线性相互作用的四阶近似理论解(包括基本波系波数矢固定、频率摄动和波数矢、频率皆固定二种情况),并由此得四阶近似推进波,三向波及斜向波与直墙相互作用的理论解.     

渤海导管架平台的冰激振动响应分析

为研究渤海海域海冰撞击导管架海洋平台的冰振响应,基于锥体冰力函数,本文建立了渤海海域的冰力作用模型。采用ANSYS有限元软件对导管架平台与海冰的相互作用进行数值模拟,开展了海冰作用下抗冰平台的静力分析及平台动力响应分析。通过与静力分析结果对比,验证了动冰力对结构响应的动力放大效应。在此基础上通过改变冰厚、冰速等海冰参数,研究了不同冰力作用周期下导管架平台的冰振响应。研究表明,海冰厚度及海冰流动速度是影响平台动力响应的主要因素,为导管架平台结构的动力优化设计提供了研究基础。     

深水有限振幅重力波的一种解法

采用变量代换的方法,处理水波的自由边界,获得了新的水波控制方程和边界条件。以摄动法解非线性偏微分方程的近似解析解,求得了与三阶斯托克斯波略有差别的非线性波面和包含振幅的非线性水波色散关系,并且得出了二阶以上的波动势函数在深水情况下不为零的结论。     

在平台振荡条件下TLP张力腿的涡激非线性响应

给出了预测张力腿涡激横向振动的时域分析,考虑了波浪、海流、张力腿平台的横漂与垂荡诸因素.张力腿平台的垂荡引起张力周期性变化,对张力腿的涡激横向振动起参数激励的作用,使其动力响应更为复杂.讨论了参数激励下涡激响应的共振条件;以尾流振子模型为基础,发展了分析张力腿在动张力作用下的涡激振动的工程方法,并分析了一座TLP实例,给出了在横漂周期内张力腿上质点的相对位移、弯矩、剪力幅值的时间历程.结果表明,平台垂荡使张力腿的涡激响应幅值升高、高频成分增加,因此它对张力腿的疲劳设计是重要的.     

半潜式平台结构设计分析的工程系统—OSAS-3

合理地设计半潜式平台结构,使它具有所期望的优异性能和安全性,需要有能分析计算平台的运动响应、结构响应及其统计预报的程序系统。本文介绍的“OSAS—3”程序系统就是具有这些功能的系统,它不仅能计算平台的运动响应、结构响应和预报分析,而且还能进行定常外力计算和设计波法的结构强度校核计算。文中介绍了计算机程序系统、特征和理论计算方法的概要。这个程序系统和国外主要船级社的同类系统具有同样的基本计算功能,经与国外同类程序比较,其相应的计算结果吻合得很好。