海洋工程结构中T、Y、K型管状接头的解析解法

本文提供了一个新的解析法,可以计算海洋工程结构中常见的 T、Y、K 等各型管状接头的应力分布及应力集中系数。作者根据此法,编制了相应的计算机程序。实例计算表明,按此解析法所得结果与 SAP5计算结果及实验结果有较好的一致性。     

考虑焊缝影响的管接头有限元分析

本文提出了一种用罚单元方法及虚梁法处理海洋平台管状接头分析中弱连接问题的方法。有效地用来考虑焊缝影响的管状接头应力分析。应用本方法对T型管接头进行了数值计算,计算的结果与实验结果相当符合。由于计入了焊缝对结点处应力分布的影响,本法较一般已有的算法更合理。本文还探讨了焊缝形状及尺寸对‘热点’位置及应力集中系数的影响。     

T型管节点单内环加强强度研究

本文对T型管节点单内环加强后的应力分布、应力集中系数及极限承载能力进行了有限元计算和试验分析,提出了参数修正方法,为加强管节点的设计计算提供了依据。     

近海平台管状接头的柔性分析及对整体结构的影响

在近海平台结构中,管与管的联结处即管状接头具有一定的柔性,这一特性会导致结构的变形增大,并影响其内力分布。本文提出了一种半解析半离散方法来研究近海平台中常见的T型、Y型和TY型接头的柔性特征,并提供了计算这几种管状接头刚度系数的方法,计算结果与文献[4]给出的结果基本相符。本文还讨论了管状接头的柔性对整体结构的影响,并将其结果与将管状接头作为刚性接头时的计算结果进行了比较,具体显示了管状接头柔性分析的意义。     

KK型管节点应力集中系数几何敏感性分析

KK型管节点是自升式平台桁架式桩腿中的一种管节点,其应力集中系数是影响桩腿疲劳寿命的重要参数。应力集中系数与管节点的几何形式密切相关,为分析KK型管节点应力集中系数对几何参数的敏感性,利用ANSYS软件对某KK型管节点进行几何参数化建模,利用有限元数值模拟方法对各工况下的热点应力进行分析,并分别计算各相应工况下的名义应力,然后将热点应力与名义应力相比得到不同几何参数下的热点应力集中系数。对计算结果进行整理分析,得到了KK型管节点应力集中系数对无量纲几何参数的敏感性规律。结果表明,应力集中系数与撑杆受力状态、管节点结构形式有关,在满足结构布置、建造工艺和其他安全性指标的前提下,分析结果能够为KK型管节点的结构设计和疲劳分析提供技术支撑。     

海洋钻井平台管状接头热点应力的自动采集

本文将光弹性试验技术与数字图象处理技术相结合使光弹试验图象进行数据自动采集、处理和分析。这一技术应用到海洋钻井平台K型、T型管状接头热点应力的采集上,取得较为满意的结果。     

自升式海洋平台关键部位MMM与ACFM联合检测

针对传统无损检测方法对自升式海洋平台检测工作量大、费时费力等问题,提出了一种金属磁记忆(MMM)与交流电磁场(ACFM)联合检测的新方法。在简介MMM和ACFM检测机理之后,将其应用到自升式海洋平台关键部位的无损检测中。分别以齿条座板与桩腿之间的T型焊缝和桩腿环焊缝为例,首先通过MMM快速全面扫描待检测表面,基于磁场分布及梯度值确定应力集中部位;在此基础上,利用ACFM方法重点对应力集中部位进行裂纹缺陷的定量化检测,结果表明MMM对应力集中或微观缺陷非常敏感,而ACFM方法可精确给出裂纹缺陷的深度信息,为平台结构的安全可靠运行和维修方案制定提供了方法参考和理论依据。     

FPSO典型焊接接头残余应力释放数值预报

浮式生产储油卸油船(FPSO)经历满载和卸载,油船试验和多变的波浪载荷.此时结构中较高的初始残余应力常常已被释放,很大程度上影响了此类结构疲劳强度估算准确性.应用三维弹塑性有限元方法模拟FPSO典型焊接接头的残余应力释放,并用试验数据进行验证.对结构在变幅循环载荷下的残余应力释放进行研究,得到相关的残余应力释放预报公式.从而为提高FPSO在实际载况下疲劳强度估算准确性提供有价值参考.     

海洋平台T型管节点相贯焊缝外形尺寸研究

本文采用光弹性试验方法,对不同管径比的T型管节点,沿相贯线不同部位的焊缝结构形式的模型,进行了应力分析。并在测定不同参数的管节点相贯焊缝处应力集中系数的基础上,合理地设计了九种不同参数的T型管节点相贯焊缝的外形尺寸。这对海洋平台管节点抗脆性破坏性能和改善平台管节点相贯焊缝的疲劳寿命有着重要的作用。     

考虑晃荡效应的独立B型LNG液舱结构多目标优化

独立B型LNG液舱内部设置舱壁板材及多种桁材,有效缓解了液舱晃荡效应。针对晃荡载荷下的独立B型LNG液舱结构多目标优化,利用规范中的公式计算晃荡载荷,并引入液舱晃荡系数,以期综合反映液舱内部构件对晃荡特性的影响,在此基础上进一步建立以液舱结构重量和液舱晃荡系数为目标的多目标优化模型,采用多目标遗传算法(NCGA),计算得到改进的独立B型LNG液舱结构设计方案。     

“勘探三号”半潜式平台节点应力分析

本文对“勘探三号”半潜式平台的典型节点进行了有限元应力分析。文中对该典型节点进行了粗、细两种网格的计算,得到了相应的热点位置和应力集中系数。当有了平台总强度计算的节点应力后,根据文中定义的设计应力集中系数就可以方便地得到节点热点处的应力值,这对平台节点设计和校核是有实用意义的。     

三阶Stokes型随机波浪载荷谱研究

应用非线性谱分析理论，对三阶Stokes型随机波浪载荷谱进行了分析，将波面方程及海水质点的水平速度用一阶波面的非线性组表示，导出了随机波浪谱的表达式。为了便于求解随机波浪的载荷谱，将阻力项展开为幂级数式，并应用非线性谱分析理论，确定了幂级数的系数，进而将波浪载荷表示为一阶波面及其导数的非线性组合，最后得出波浪载荷谱密度的表达式，并应用数值分析方法，得出单位桩柱波浪力及总波浪力谱密度。     

陡波型柔性立管浮力块参数优化及应用

浮力块分布和外径等参数直接影响柔性立管在环境载荷作用下的动力响应,对某深水柔性立管进行陡波型布置,开展时域内的整体动态有限元分析,得到浮力块分布和外径对柔性立管动力响应的影响规律,表明浮力块参数是陡波型柔性立管整体设计的一个重要因素。立管动力响应是弯曲加强器的设计载荷,根据上述规律,构造具有不同浮力块参数的柔性立管模型,进行多工况动态分析,通过对比弯曲加强器设计载荷对(T,θ)的散点图,得到弯曲加强器设计载荷优化方法及最优设计载荷。     

验后平差方法在Geosat/GM卫星测高数据处理中的应用

为了消除多代卫星测高数据之间的不协调性,利用两步处理法对Geosat/GM正常点海面高数据进行自交叉点平差及与T/P卫星测高数据联合平差,发现误差模型的系数计算出现异常,通过分析误差模型及正常点海面高数据的分布特征,找出了出现异常的原因,对计算方法进行改进后,大大提高了计算结果的稳定性和可靠性。     

深水钻井船动力定位能力分析方法研究

在风载荷估算的传统模块法基础上,引入了形状修正系数、方向修正系数和遮蔽系数,提出了适合于钻井船风载荷估算的改进模块法,可为钻井船动力定位能力分析提供更准确的环境载荷。同时,针对深水钻井船配置有数量众多推力器的特点,采用序列二次规划法进行推力器的推力分配优化求解,形成了适用于深水钻井船的动力定位能力分析方法,并编制了相关分析软件。实例分析表明,本方法计算结果可靠,可以用于深水钻井船的动力定位能力评估。     

海洋平台管接头应力的有限元分析

本文描述了有限元法在海洋结构管接头应力分析中的应用,并提出了一种能较好地模拟管接头结构、基于三维等参元和三维相对自由度壳元的组合模型的有限元格式。为减少工作量和提高计算效率,还采用了子结构技术。T型和Y型接头的计算结果和实验结果相比,两者吻合甚好。     

套筒参数对T型管节点受力特征的影响研究

在外界荷载作用下,管节点由于截面突变、应力集中等原因,往往在远低于其设计承载能力时发生破坏,本文针对这一现象,借鉴多高层钢结构建筑节点相关成果,对T型管节点端部采用套管进行加强,以达到改善应力集中、提高承载能力的目的。本文采用ansys软件研究了17个模型在轴向力作用下的极限强度变化规律,比较了用钢量与承载能力之间的对应关系,详细分析了加强套筒长度及厚度等参数对T型管节点极限强度的影响,成果表明采用套筒加强的方法,可大幅提高T型管节点的承载能力,且节点对套筒长度的变化更为敏感。     

张力腿平台筋腱支撑浮筒结构设计研究

在张力腿平台筋腱与海底桩基连接后,需要筋腱支撑浮筒为筋腱提供足够的浮力,保证筋腱在平台运抵工作海域之前不会发生倾覆。针对南海油田自主研发的张力腿平台筋腱实际尺寸及设计要求,设计了适用于1 061 mm(40英寸)筋腱、500米水深的张力腿平台筋腱支撑浮筒,并对筋腱支撑浮筒主要受力进行了分析计算,根据所计算的载荷情况对关键部件进行了有限元仿真分析,验证了结构强度的可靠性,并得到了结构的应力集中点与最大变形点,为筋腱支撑浮筒的结构设计提供了参考。     

随机变幅载荷下焊接接头的海水腐蚀疲劳研究

海上平台经受的波浪力作用是随机变幅循环载荷,本工作采用板状焊接接头模拟管节点热点焊趾处的受力状态,并模拟实际海洋环境与加载条件,海水温度为20℃循环流动,阴极保护电位为-850mV.(SCF),加载频率为0.2Hz,应力比为-1,进行随机变幅载荷下的海水腐蚀疲劳试验,试验结果与常幅载荷下的腐蚀疲劳寿命作了比较。本文利用线性累积损伤Miner法则,以随机变幅加载下的腐蚀疲劳寿命进行了估算,结果表明,估算的寿命与试验数据很接近,效果令人满意。     

半潜式平台内孤立波载荷计算方法及其试验验证

针对半潜式平台的立柱群和沉箱群,设计了两套独立的载荷测量系统,利用大型重力式密度分层水槽,在不同来波方向下对孤立波中半潜式平台载荷进行了系列模型试验。研究表明,对平台立柱部分,其内孤立波载荷可以用Morison公式进行计算,基于试验结果建立了Morison公式中其拖曳力系数以及惯性力系数的经验公式;对于半潜式平台的沉箱部分,当来波方向与其中纵剖面不平行时,其水平内孤立波载荷同样可以使用Morison公式进行计算,并建立了Morison公式中其拖曳力系数以及惯性力系数的经验公式;当来波方向与半潜式平台中纵剖面平行时,沉箱群的水平内孤立波载荷可以采用Froude-Krylov公式进行计算;同时,在不同来波方向下沉箱群的垂向载荷同样可以采用Froude-Krylov公式进行计算。