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。     

考虑填充钢管脐带缆拉伸行为的有限元分析

脐带缆是连接平台或浮式生产系统与海底油井的控制管缆,缆芯由管单元、光纤单元、电缆单元、以及填充单元组装而成,缆体外层由铠装钢丝螺旋缠绕和聚合物护套组成。基于ANSYS有限元软件,建立无铠装含填充的钢管脐带缆三维有限元模型,在自由端可扭转、不可扭转约束条件下,计算模型的拉伸刚度,将拉伸刚度的数值模拟与理论结果进行对比,验证有限元模型的正确性;分析比较含填充与不含填充两种截面形式脐带缆模型的力学性能,结果表明:填充单元、拉伸率对脐带缆模型的拉伸刚度、最大等效应力模拟结果均有影响。     

新型非黏结柔性管接头的设计和分析研究

针对传统非黏结柔性管接头安装时,由外管套扣压变形而引起的接头排气孔变形问题,研制了新型非黏结柔性管接头,不仅避免了排气孔的变形,而且提高了排气孔处的结构强度。运用ABAQUS有限元分析软件对管接头的扣压过程进行仿真分析,通过对比分析结果,验证了新型管接头的结构设计合理有效,从而为非黏结柔性管接头设计提供技术参考。     

风暴潮的有限元分析

近年来,有限元方法[1]已被许多学者用来解浅水波方程,如潮汐潮流、近海环流、污染扩散等[2,3],也有用来讨论风暴潮问题的.本文给出用于风暴潮分析的一种有限元方法. 我国是一个多风暴潮的国家,因此,沿海地区防御风暴潮是很重要的.至今已提出单站预报、动力统计、差分数值等风暴潮预报方法.采用有限元方法能灵活的近似海岸线形状和海底形状,所得出的有限元公式能给出一个通用的计算机程序,适用于各个海区的预报工作.为计算简便,本文采用九点四边形Lagrange等参数元[4]和分离时间的时间积分格式,从而使得程序简化,并大大节约内存和计算机时间.     

考虑高低温影响因素的金属密封总成性能分析

水下井口系统环空金属密封总成设计是水下油气装备国产化核心技术之一。前期国内相关研究人员已在密封设计、密封机理等方面形成共识,但密封性能评价的全面性和准确性依旧存在不足。鉴于此,提出考虑高低温影响的金属密封总成性能评价方法,构建了“有限元分析+室内测试+无损探伤”的评价流程。评价结果显示:温度是金属密封设计及性能评价过程中不可忽略的重要影响因素;设计温度范围内,该金属密封总成的密封性能及主体结构强度满足设计要求,但仍不同程度地受到温度变化影响;相对于常规方法,该评价方法更加全面准确,可为该领域其它密封设计提供借鉴和参考。     

碳纤维层合板有限元分析

碳纤维材料作为一种优良的复合材料,越来越广泛地应用于水下攻防领域。 主要研究了有限元法对碳纤维层合板的分析。 首先介绍层合板理论,基于该理论对碳纤维层合板模型进行理论分析,然后利用大型有限元软件 ANSYS 对同一模型进行有限元仿真计算。 最后,对二者计算结果进行比较,讨论有限元法对碳纤维层合板的强度计算的可行性,为工程设计运用提供参考。     

考虑非线性弥散影响的波浪变形数学模型

提出了逼近Kirby和Dalrymple的非线性弥散关系的显式非线性弥散关系的表达式,该显式表达式与他们的非线性弥散关系的精度几乎完全相同.采用显式非线性弥散关系,结合含弱非线性效应的缓坡方程,得到考虑非线性弥散影响的波浪变形数学模型,并对该数学模型进行了数值验证.结果表明,考虑非线性弥散影响的波浪变形数学模型更为精确.     

考虑海平面上升影响的极值水位计算

本研究基于非平稳序列极值理论,定量分析极端水位事件年超越概率受海平面上升的影响;以工程设计使用年限内极端水位发生概率作为控制条件,构建考虑海平面上升的极值水位计算方法;结合平均海平面的长期变化过程,推算海平面上升下的极值水位。基于全球10个验潮站历史水位观测资料,验证历史平均海平面长期变化与高、低水位耿贝尔分布位置参数变化的一致性以及构建方法的合理性。结合政府间气候变化专门委员会对海平面上升的预测,推算和对比分析不同海平面上升情景下的极值水位,并评估相应极值水位在当前极值分布中的重现期。     

考虑土骨架加速度效应的海床动力反应及其影响因素分析

由Biot二维广义动力固结理论的形式基本控制方程出发,忽略孔隙流体的加速度,提出了饱和海床动力反应的时域有限元数值解法.联立静力平衡条件和Biot固结方程的退化法所得到的数值解可视为其特例.在比较算例中,退化法得到的超静孔压和有效应力幅值沿海床深度的分布与解析解一致.一般情况下,土骨架的加速度对海床的有效应力和超静孔压影响很小,控制方程可以退化为Biot理论.成层海床上部的粗砂层不会使超静孔压幅值在海床表面下较浅的深度内迅速衰减,难以改变海床的瞬时循环液化深度.     

混凝土平台性能的非线性有限元分析

本文选取了适于混凝土材料的非线性本构关系,考虑了混凝土的开裂、裂缝扩展及压碎条件,对某混凝土重力式平台进行了由加荷、开裂直到最大荷载的全过程非线性有限单元法分析,给出了结构在各种荷载作用下的应力、水平位移变化曲线及混凝土开裂和压碎区的分布情况,比较了线性与非线性分析之间的差别,为混凝土平台的设计提供了依据。     

水下焊接冷却特性的有限元分析

本文采用有限元法对非线性焊接温度场进行了分析,提出了局部干法水下焊接温度场计算的数学模型。文中对6毫米钢板的局部干法水下焊接的温度场进行了实例计算,比较了不同焊接条件对熔合区冷却特性的影响。结果表明,增加有效屏蔽半径,采用小功率低焊速配合以及减小底部的导热条件都将延长800～500℃的冷却时间,提高水下焊接接头的质量。分析表明,有限元法是水下焊接传热分析的有效工具,利用该法可以对各种条件下的热过程特征进行分析比较,从而为分析材料的水下司焊性,设计合适的水下焊接装置和合理选择焊接参数提供依据。     

厦门港湾内潮流的有限元分析

近几年来,有限元法广泛地应用于解垂直积分平均方程,如潮汐、潮流和近岸环流等。对岸线曲折的港湾来说,有限元网格比有限差分网格灵活得多。但是,由于港湾内地形复杂,水域宽窄变化很大,必须有较高的空间分辨度,即计算网格的空间步长必定很小。通常用的显式时间步进积分法,最大的时间步长受Courant稳定性判据限制,     

钻井船插桩对导管架平台群桩影响的CEL有限元分析

采用CEL大变形非线性有限元方法并结合非线性地基梁模型对海洋石油941钻井船在番禺10-2平台钻井插桩时对邻近导管架平台群桩的影响进行了分析,并得到以下结论:1)钻井船插桩过程中,桩身最大位移及出现的位置随钻井船插桩深度增加而下移且钻井船插桩位置与群桩距离越近,对桩的影响越大;2)在插桩过程中,桩身最大弯矩出现的位置与桩身最大位移出现的位置一致,而桩身最大剪力出现的位置较桩身最大弯矩出现的位置偏下;3)与没有插桩影响的群桩相比,桩身最大弯矩与桩身最大剪力明显增加。     

考虑影响因子的经验正交预报方法的研究

统计预报法目前在国内外已经得到广泛利用,其特点是根据历史资料的统计规律,通过外推实现预报,这是所有统计预报法的基础。最初级的统计预报是对单站的历史资料本身的统计规律进行外推预报的,这种预报法既不考虑预报量之间的内在联系,又不考     

考虑软土蠕变对强度影响的高桩码头岸坡时变可靠度分析

考虑软土蠕变导致的土体抗剪强度的衰减效应,建立了软土长期强度模型,用以量化由于土体蠕变导致的土体抗剪强度参数随时间的变化规律。将时变可靠度理论结合有限元强度折减法,提出了考虑软土蠕变对强度影响的高桩码头岸坡时变可靠度算法。采用拉丁超立方抽样方法来改进传统蒙特卡罗法的随机抽样过程,提高计算效率。针对某一岸坡实例,将采用本文算法计算得到的可靠度结果与其他算法评估的结果进行对比分析,验证本文算法的可靠性。最后以我国沿海某高桩码头岸坡为例,基于本文算法评估了该码头岸坡的时变可靠度,分析了岸坡稳定性的时变规律。文中提出的时变可靠度分析方法不仅可以为在役高桩码头岸坡的安全评估提供强有力的技术支撑,同时也能为一些新建工程项目提供一定的参考应用价值。     

基于相对运动考虑海流影响的拦截弹布放方法

为了提高海流影响下的悬浮式深弹拦雷概率,建立了海流使悬浮式深弹布放位置产生偏移的简化模型,分析了采用非标准射击条件修正方法进行海流修正的不足,进而提出了基于相对运动的海流修正方法,计算得到了考虑海流影响下的悬浮式深弹布放参数;然后通过计算机仿真理论验证了是否考虑及修正海流影响对悬浮式深弹拦雷效果的影响。 结果表明:当鱼雷报警距离为远,海流流速为 3 kn 时,修正海流影响能够使悬浮式深弹的拦雷概率提高 10% ~20%。     

考虑挡板对空化脱落的抑制效应数值分析

激波和回射流是空化脱落的两种主要机制,在相同攻角下,空化数越大,回射流对空化脱落的效果就越明显。为了研究长度不同、布置方式不同的挡板对空化回射流和空化脱落的抑制效应,分别在平板和水翼的吸力面添加挡板,用来阻挡逆流而上的回射流,从而观察空化脱落的情况。数值模拟采用一种新修正的稳定化SST k-ω湍流模型,空化模型则选取了比较常用的Schnerr-Sauer空化模型。研究结果表明：在水翼吸力面布置恰当的挡板可以以较小的阻力代价换取巨额的升力提升,从而提高升阻比,提高水翼的效率,同时挡板的存在可以有效地减小片空泡的脱落和云空化的产生。     

桶形基础平台三维有限元稳定性分析

以我国第一座桶形基础采油平台工程实例为原型，采用三维有限元计算方法对桶形基础稳定性分析。平台在波浪、风等荷载作用下，其稳定性不仅与平台的整体结构有关，而且与桶形基础及其周围土体相互作用相关。在计算中，利用薄层摩擦单元模拟土与结构间的相互作用，取得了很好的效果。分析结果表明桶形基础采油平台在设计条件下运行是较为稳定的。     

海洋系泊缆索非线性有限元静力分析

采用几何非线性有限元方法研究海洋系泊缆索在重力、浮力和水流流体阻力作用下的静态平衡位形和张力分布.基于完全的Lagrangian格式,采用二节点等参索单元建立系泊缆索的静态平衡方程;采用增最迭代法求解得到的静平衡方程.数值算例证实此方法的有效性和准确性.计算了不同水流流体阻力作用下缆索的静平衡位形和张力分布,得到一些有意义的结论.     

考虑轴向荷载和外压影响的非黏结柔性管道骨架层失效分析

非黏结柔性管道骨架层由不锈钢材料互锁缠绕而成,主要用于抵抗外压防止软管发生压溃失效.骨架层失效是柔性软管故障的最大风险,骨架层失效模式主要分为压溃失效和拉伸失效.采用非线性有限元方法并且考虑几何大变形、材料非线性、接触和摩擦等非线性效应的影响,对"S"型骨架层结构建立三维有限元模型,进行了单外压作用下的压溃失效分析和单一轴向拉力作用下的拉伸失效分析,而后开展轴向拉力和外压载荷组合作用下骨架层压溃失效分析.结果表明轴向拉力会一定程度上降低骨架层压溃承载力,相关结论可以为柔性软管结构设计和完整性评价提供参考.