地震载荷作用下海洋平台动力分析解

本文应用海洋平台等效连续体力学模型,求得在地震载荷作用下导管架与重力式平台结构整体动力反应及变形、内力解的一般解析表达式,给出了时(?)、频(?)分析结果。     

基于Abaqus软件的并行计算集群平台构建与优化方法

根据有限元显式算法和隐式算法的特点,研究了岩土工程动力分析并行计算集群系统的硬件要求、集群系统的构建方法,构建了基于EM64T硬件构架、双路Intel Xeon处理器、Linux操作系统和64位Abaqus软件的32CPU并行计算集群平台,测试了存储子系统对集群性能的影响,比较了两种千兆以太网络作为、集群子网络的性能优化方法。以地下结构的地震反应分析为例,测试了优化前后该集群系统的计算速度,发现两种以太网络性能优化方法都可以有效提高集群计算速度。列举了该集群系统在深水桥梁基础流固耦合动力分析、地下结构地震反应分析和快速轨道交通环境振动分析中的应用,显示了该集群在显式算法、隐式算法及小规模、大规模数值计算问题中的并行计算效率,证明所构建的Abaqus数值模拟并行计算集群平台能够满足计算规模、计算精度和时效性的要求。     

土—平台沉箱基础—流体相互作用体系的动力反应分析

本文主要对土-重力式平台沉箱基础-流体相互作用体系在地震荷载作用下沉箱基础上所受到的动水作用力的问题进行了研究。根据波动理论,建立了相互作用体系在地震荷载作用下的运动方程,采用频域响应分析法,在考虑与不考虑自由表面重力波的情况下分析了水中圆柱体结构的反应。最后在实例计算中,详细分析了土-结构相互作用对结构体系动水作用力的影响。     

海洋平台——摇摆柱减振体系中连接杆优化研究

摇摆结构体系是最近几年发展起来的新型结构,研究表明摇摆柱施加于海洋平台上可有效降低平台的动力反应。基于摇摆柱体系的新型海洋平台结构形式,以JZ20-2北高点井口平台为例,利用ANSYS有限元软件对该结构体系进行了地震作用和冰力荷载下的数值仿真分析,计算了摇摆柱与海洋平台之间的连接杆在不同刚度、不同数量时的平台结构位移和加速度反应。分析结果表明,连接杆的刚度和数量对海洋平台结构的位移和加速度反应有较大影响,当其达到某一值或在特定范围内时,对海洋平台振动的控制效果最为明显,为海洋平台——摇摆结构体系的实际应用提供了理论依据。     

层土地基上海洋平台沉箱基础动力反应的解析解

本文基于层状半空间理论处理了位于层土地基上的重力式海洋平台沉箱基础的水平、摇摆耦合的动力反应问题。考虑了基础与地基、上部结构及海水流体间的功力相互作用。介绍了一种在任意荷载作用下阻抗函数随频率变化的耦合动力方程的直接时域解法。     

导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系及其减振效果分析

导管架式海洋平台结构是当前应用最广的一种平台结构形式。本文研究导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系及其减振效果。针对导管架式海洋平台结构的型式与特点，为了充分发挥阻尼器的耗能减振作用，提出了在平台结构导管架端帽和甲板之间设置柔性阻尼层的新型阻尼隔振方案。针对渤海JZ20－2MUQ平台结构，建立了海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型，研究了隔振层参数与结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔振层层间相对位移的控制效果；进行了多种冰荷载工况和地震工况的数值模拟。结果表明，阻尼隔振方案是导管架式海洋平台结构的一种有效的减振措施。     

等效力控制方法及其在混合试验中的应用

对于大型复杂结构的实时(拟动力)子结构试验,更适宜用无条件稳定的逐步积分方法。隐式逐步积分方法通常是无条件稳定的,然而需要复杂耗时的迭代求解非线性方法。为了避免迭代过程,等效力控制方法用反馈控制求解非线性方程,使隐式逐步积分方法在实时子结构试验中的应用成为可能。本文首先以平均加速度法为例介绍等效力控制方法的原理、关键参数的选取;然后介绍基于等效力控制的能量守恒子结构试验方法和隐式中点法;最后介绍这些方法在以防屈曲支撑阻尼器为试件的单自由度简化结构、以磁流变阻尼器为试件的海洋平台结构的实时子结构试验,以及装配式钢筋混凝土剪力墙结构和框支配筋砌块短肢剪力墙结构拟动力试验中的应用。研究结果表明:这三种等效力控制方法都具有很好的精度,等效力控制方法相对于中心差分法具有更好的稳定性。     

在偶然强荷载作用下混凝土重力式平台的塑性破坏分析

本文采用弹性地基—刚塑性模型,对在波浪、地震、浮冰、湍流等几种荷载作用下的重力式平台进行了塑性破坏分析,给出了临界荷载和破坏形式。通过求解建立的平衡方程组,给出了平台的最大变形和残余变形。     

排架支承式渡槽结构自振特性的分析

本文对排架支承式渡槽结构的自振特性进行了分析、研究,得出了排架支承式渡槽结构自振特性的一些规律,为渡槽结构的抗风设计提供了参考依据。     

单层结构远程协同拟动力试验平台开发

基于网络通讯平台NetSLab,采用Visual Basic语言开发了一个标准化的开放式单层结构远程协同拟动力试验平台NetSLab-SDOF,它由控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器4个模块组成,并通过互联网传输试验控制信号和反馈数据。该平台可以使不同的结构实验室联合进行结构拟动力试验,同时还提供远程用户同步观察试验并获取试验数据的功能。通过桥梁结构的真实拟动力试验及数值模拟试验和网络速度测试,验证了NetSLab-SDOF试验平台的有效性。     

向心式变摩擦阻尼器控制结构地震反应分析

介绍了向心式变摩擦阻尼器的原理及其基本力学性能,探讨了安装向心式变摩擦阻尼器结构在自由振动和强迫振动时的动力特性和动力反应特点,揭示了向心式变摩擦阻尼器引起结构抖振的机理,对安装向心式变摩擦阻尼器的结构的地震反应进行了分析,研究了向心式变摩擦阻尼器的参数对结构动力特性及地震反应的影响,给出了受控结构的非线性反应谱.     

结构动力弹塑性与倒塌分析(Ⅱ)——SAP2ABAQUS接口技术、开发与验证

开发并实现了由大型商业软件SAP2000导入ABAQUS有限元模型的接口程序——SAP2ABAQUS,明确交代了适用于隐式算法UMAT与显式算法VUMAT的inp数据格式并给出了相应注记。SAP2ABAQUS接口程序基于Microsoft VS2008平台并采用Visual C#语言开发而成,提出并设置界面为导航方式,可自由选择生成隐式或显式格式的inp数据文件,不仅直接可转换不同截面杆系构件、壳体、组以及约束等信息,而且可将材料纤维信息直接转化为inp文件,包括难于处理的适用于隐式和显式算法的的钢材纤维、剪力墙配筋率等。可转化型钢构件包括圆形钢管、箱形钢管、工字钢与角钢,混凝土构件包括钢筋混凝土、圆钢管混凝土、方钢管混凝土、I字型以及十字形型钢混凝土。采用SAP2ABAQUS接口程序,对几种典型形式的结构模型分别转化,对比转化前后的模型信息以及模态分析结果,进一步验证了开发SAP2ABAQUS的可行性与准确性。该项工作可极大提高ABAQUS前处理的工作效率和模型转化的准确性。     

半主动TLCD对固定式海洋平台的离散神经网络滑模控制

主要研究了半主动调液柱型阻尼器（TLCD）对固定式海洋平台的离散神经网络滑模变结构控制方法。首先建立了平台结构-TLCD控制系统微分方程及其离散化状态空间表达,然后阐述了基于神经网络的滑模变结构控制的基本算法和控制策略,最后应用该神经网络滑模变结构控制策略对一个已建成的实际海洋平台结构的TLCD半主动控制问题进行了数值仿真分析。仿真分析的结果证明了该方法的有效性。     

排架支撑式渡槽结构风致反应的动力有限元计算和分析

本文对于排架支承式渡槽结构的风致反应进行了动力有限元计算分析和研究,得出了排架支承式渡槽结构风致反应的一些规律,为渡槽结构的抗风设计提供了参考依据。     

海洋石油平台的工程地震问题

对于海洋石油平台,结构抗震设计要求提供地震动峰值、反应谱、持续时间以及速度时程等参数,由于海洋石油平台的结构和形式的特殊性,以及海域地震环境特征,考虑海洋石油平台地震动作用时要有不同的方法及侧重点,本文对海洋石油平台地震作用分析中涉及的一些工程地震问题研究进行了讨论,包括设防地震动水准、设定地震、地震动衰减关系、长周期地震动及其相关问题。     

一种显隐式积分方法及其应用

在实际工程结构动力反应分析中,往往由于结构型式十分复杂,常用的两种直接积分方法,即显式积分方法和隐式积分方法,在使用中都存在着一定的局限性,如何将这两种积分方法合理有效地结合起来,是一个十分有意义的研究课题。针对实际工程问题中整体结构计算时间步长的选择往往受局部区域的材料特性、尺寸大小等因素影响的这一现象,提出了一种对结构局部区域进行隐式积分、对其余区域进行显式积分的显隐式积分方法,这种积分格式相对于显式积分格式而言,能显著提高整体结构的计算速度。最后采用两个数值计算实例对这一方法进行验证。     

电容式和压力式水位仪动态标定及传输函数测定

采用现代数字采样技术和仪器标定测试平台,对ORBES—89电容传感式水位仪和压力式水位仪进行了动态标定。标定信号是标定平台产生的正弦型和阶跃型水位变化。文中采用线性最小二乘拟合方法,求得了两仪器传输函数的解析表达式。分析结果表明,两台仪器在低频段内产生的相位滞后及振幅畸变均很小,在固体潮观测资料数据分析处理时可忽略不计。     

基于子结构法的海洋平台疲劳可靠性研究

为了对大型结构如海洋平台的疲劳可靠性进行准确的评价并减小计算工作量,针对海洋平台在疲劳可靠度计算过程中存在的诸多不确定性,如环境的复杂性、载荷的高突发性、强随机性和强可变性及在力学分析中的复杂重复工作等问题,提出了基于子结构法的海洋平台疲劳可靠性评价方法。它先采用子结构法将复杂的海洋平台模型简化,对构件层次和失效模式进行划分,然后对不同构件层次和失效模式的可靠度进行了计算,最后对各个子结构的疲劳可靠度进行组合得到海洋平台的整体可靠度。为了验证所提方法的可行性和有效性,分别对一个平面桁架和导管架型海洋平台进行了疲劳可靠度计算。研究发现,本文所提方法不仅可以简化大型结构的复杂程度,减小疲劳计算的工作量,而且在一定程度上可提高计算精度。     

基于赤平投影法的西源岭边坡稳定性分析

通过对西源岭320、350、380、410m4个台阶边坡的优势结构面进行赤平投影分析,得到410平台有5种组合情况、380平台有1种组合情况、350平台有3种组合情况、320平台有1种组合情况可能发生楔形体破坏,以及410平台1处、350平台1处、320平台1处可能发生单平面破坏。然后,运用刚体极限平衡方法对各种实际的潜在破坏面进行天然及暴雨2种工况下的稳定性分析,得到了380平台F380-01与F380-02所控制的楔形体破坏在天然状态和暴雨状态下小于安全系数、350平台F350-03与F350-04控制的楔形体破坏以及320平台F320-11所控制的单平面破坏在天然工况下大于安全性系数、暴雨工况下小于安全性系数的结论。对比分析可知,赤平投影法可以很快速地搜索到可能滑动的结构面组合方式,但是要判断实际结构面组合是否滑动还需要进行定量分析。     

损伤和缺陷对海洋平台抗冰抗震性能的影响

现役导管架式海洋平台可能会存在裂纹、凹痕、腐蚀等缺陷和损伤,并可能受到海洋生物附着及地基土冲刷的影响,这些问题将减小构件强度或者放大荷载作用.取一座导管架海洋平台为例,应用动力时程及整体推进法进行分析,对比损伤前后动冰力作用下结构响应、结构抗冰能力曲线及剩余强度储备系数,并取3个地震波对损伤前后结构的地震响应、抗震能力曲线、抗震安全裕度系数进行对比.结果显示损伤和缺陷极大地降低了海洋平台抗冰抗震性能,对现役海洋平台的检测和维修也有一定借鉴意义.