用直接法分析超大型浮体的水弹性响应

探讨了浮舟桥型超大型浮体结构的水弹性响应分析问题。将超大型浮体结构简化成弹性平板模型,用压力分布法计算流体压力,用直接法计算流体-结构系统,给出了它们的数学计算模型。计算表明本计算方法和程序是正确的,并能保证充分的精度,进而计算了更大尺度的超大型浮体,分析了波长、波向等对响应振幅的影响。     

基于谱分析法的深水半潜式平台疲劳强度分析

以某新型深水半潜式钻井平台为分析对象,依据三维绕射理论计算单位波幅下波浪诱导载荷,通过建立三维有限元模型计算完成了热点应力响应。运用热点应力的谱分析法计算得到危险节点的疲劳寿命,并进一步分析了各个短期海况和不同浪向对节点总的疲劳损伤度的贡献。研究结果表明,危险节点的疲劳寿命都满足设计寿命要求;在各种中低海况下,疲劳损伤主要来自于平均跨零周期在6 s附近,有义波高转大的短期海况;平台关键连接部位的疲劳损伤主要是在横浪和斜浪状态下产生的,并且对某单一方向的波浪非常敏感。此研究对该类型平台的连接处结构设计和疲劳分析方法有参考意义。     

箱式超大型浮体在非均匀海洋环境下的水弹性试验

超大型浮体(Very Large foating Structure,VLFS)作为人类开发海洋的前沿基地,正在成为世界各国海洋工程界研究的一个热点。由于超大型浮体覆盖的面积比普通的船舶和海洋结构物要大很多,其首尾两端所处的海洋环境可能有显著的差异,因此必须考虑非均匀海洋环境对其水弹性性能的影响。介绍了国内首次进行的箱式超大型浮体在非均匀海洋环境中的水弹性试验,对非均匀海洋环境、超大型浮体的水弹性性能以及两者相互之间的关系进行了研究。     

多模块超大型浮体中连接器刚度对其运动响应的影响

多模块超大型浮体一般由连接器连接,实现海上浮动机场等功能。实际操作中,为约束超大型浮体模块之间的相对运动,连接器通常将承受非常巨大的载荷,给连接器的制造带来巨大的困难。通过对不同环境力情况下不同刚度连接器的研究,分析了连接器刚度对超大型浮体模块之间相对运动与连接器自身承受载荷的影响。研究发现,随着柔性连接器刚度的增加,连接器对超大浮体模块之间相对运动的约束逐渐增强,同时连接器也将承受更大的载荷;此外,较大的连接器刚度,并不利于抵抗模块之间的冲击载荷;最后,连接器刚度的改变会影响其固有振动频率,因此需要尽可能避开共振区域,否则系统容易出现较大的振动,导致模块间相对运动过大,连接器过载。研究结果确定了连接器刚度最佳匹配原则,以指导连接器的工程设计。     

不同干结构模型对箱式超大型浮体结构水弹性响应的影响

三维线性水弹性力学利用结构在真空中弹性振型的正交性 ,对结构振动进行模态分析 ,用弹性体三维势流理论计算结构的水动力系数。因此 ,结构的干模态计算是十分重要的。应用三维线性水弹性理论研究箱式超大型浮体结构在波浪中的动力响应时 ,分别采用梁模型和三维空间有限元模型计算结构的干模态 ,并且采用同样的水动力模型 (弹性体三维势流理论 )研究了不同干结构模型对结构水弹性响应的影响     

底部呈二维缓变情况下超大型浮体水弹性响应的两种计算方法比较

超大型浮体在海洋资源开发和海洋空间利用方面有重要应用前景.非均匀海洋环境中的水弹性响应是其应用中的一个重要问题.在近海中最典型的非均匀海洋环境当属由于底部变化引起的非均匀现象.本文分别采用多重尺度法（零阶近似）和常规的有限水深势流格林函数边界积分法,对底部呈二维缓变情况下超大型浮体的水弹性响应问题进行了研究和对比,并与实验工况进行了对照.两种方法与试验结果吻合较好,证明非均匀海洋环境确实对超大型浮体的水弹性响应具有一定的影响.     

基于谱分析LNG船典型热点疲劳可靠性分析

研究LNG船在疲劳载荷作用下应力热点的疲劳可靠性。通过整船有限元分析得到不同浪向角规则波中各热点的应力频响函数,用谱分析法确定各热应力点在各短期海况下的应力范围模型,进而通过长期预报,用Weibull分布对各热点应力范围分布模型进行拟合并探讨热点型式和受载特性对参数变化的影响。基于线性累积损伤理论,利用S-N曲线计算各热点的疲劳累积损伤值并建立极限状态方程,评估LNG船舯部典型热点的疲劳可靠性和结构的疲劳安全性。针对不同热点讨论了应力范围长期分布函数—Weibull分布参数的取值对典型热点可靠性指标的影响,并给出典型热点目标可靠性指标和长期应力范围极值之间的关系以用于指导设计和安全性评价。     

基于共词分析法对慢传输型便秘治疗的研究热点分析

目的：基于共词分析法对近10年内关于慢传输型便秘（STC）治疗的文献进行关键词统计并分析,探讨该领域的研究热点及方向。方法：以中国知网（CNKI）所收录的关于STC治疗的相关文献为研究对象,利用Bicomb和SPSS 22.0软件对符合要求的文献进行可视化计量分析,通过绘制知识点图谱,分析该领域的热点分布和趋势。结果：共统计中文文献419篇,提取高频关键词45个,通过知识图谱发现研究热点主要分布在老年人STC的治疗、STC的保守治疗、常用药物治疗及外科治疗等四大领域。其中中医药治疗STC具有独特优势,效果明显;老年患者这一人群在STC中的发病率高、治疗复杂也是当前有待解决的问题;目前的研究热点多集中在临床疗效观察,而发展趋势应多向实验研究、循证医学方向转变。结论：通过共词分析法直观地展示了当前慢传输型便秘治疗的研究热点与未来发展趋势。     

半潜平台总体强度评估的谱分析法和设计波法对比

采用谱分析方法对半潜平台进行总体强度评估,验证了谱分析方法的可操作性。利用谱分析法计算平台关键连接部位处的应力水平,并与采用设计波法得到的应力结果进行比较,讨论两种方法之间的相关性。计算表明,谱分析法与设计波法存在一定的相关性,谱分析法的计算结果相对准确可靠,设计波法的计算精度依赖于选取的特征载荷工况,且目前规范推荐的载荷工况不够全面。本研究成果可为类似平台的总体强度分析提供参考。     

基于实测应力的半潜平台疲劳损伤分析

疲劳破坏是海洋结构物发生破坏的一种主要形式,深水半潜平台在海上运输、作业、停滞时会受到交变的风、浪、流载荷作用,进而引起结构关键节点处的疲劳损伤,影响平台安全性。以"海洋石油981"半潜钻井平台为研究对象,利用光纤光栅应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时历数据。将监测位置划分为四个监测板块,采用四点雨流计数法对测点应力进行处理,得到以离散形式给出的应力循环幅度与相应循环周次。参照DNV《海上钢结构疲劳设计规范》推荐的S-N曲线,基于Miner线性疲劳累计损伤原则,得到各个测点处的总体疲劳损伤度。选取具有最大疲劳损伤度的危险测点,并结合海上实测总时长,预测半潜平台的总体疲劳寿命。     

Hydroelastic response of a very large floating structure over a variable bottom topography

An influence of sea-bottom topography on the hydroelastic response of a Very Large Floating Structure (VLFS) is considered. When the floating structure is constructed near the shore, the sea-bottom topographical effect should be considered. In this study, the effect of sea-bottom topography is investigated for four different bottom cases. To calculate the sea-bottom effects rigorously, the finite-element method based on the variational formulation is used in the fluid domain. The pontoon-type floating structure is modeled as the Kirchhoff plate. The mode superposition method is adopted for the hydroelastic behavior of the floating structure.     

箱式超大型浮体结构在规则波中的水弹性响应研究

利用三维线性水弹性理论研究了箱式超大型浮体结构在正弦规则波中的动力响应，用Bernoulli-Euler梁解析解计算结构在真空中的动力特性，用弹性体三维势流理论计算结构的水动力系数，浮体结构在单位波幅规则波中的刚体运动幅值与DNV／WADAM程序的计算结果进行了比较，并给出了垂向弯曲模态的位移，弯矩随波浪频率的变化规律，由于箱式浮体结构的低阶固有频率很低，相应的弹性振型的响应与刚体运动耦合，结构在波浪中没有发现明显的低阶弹性模态谐振。     

超大型海洋浮式结构物开发过程需要解决的关键技术问题

在我国研制和开发超大型海洋海式结构物（ＶＬＦＳ）对本世纪河北省工程的持续发展具有极为深远的战略意义。为了在我国研制和开发ＶＬＦＳ,首先必须要表楚在超大型海洋浮式结构物开发过程中需要解决的关键技术问题。本文通过对国际上大量文献的阅读和消化并经归纳和整理,从六个方面提出了需要研究解决的问题：（１）概念设计,（２）动力特性预报,（３）设计和建造,（４）可服役性、耐久性和可维性,（５）事故载荷和风险评估,     

混合模块大型浮式结构系统耦合动力响应分析

针对具有天然岛礁庇护或人工庇护的温和海洋环境,提出了一种混合模块大型浮式结构系统,即水动力性能更优的半潜式模块作为内侧主模块,消波效果更优的箱式模块作为外侧浮式防波模块和波浪能发电模块.波浪能装置利用外侧箱式模块与内侧半潜式模块的相对纵摇运动进行发电.考虑模块间多体水动力耦合效应和连接器机械耦合效应,基于ANSYS-AQWA程序重点研究了典型海况下混合5模块串联浮式结构系统的动力响应特征.结果表明,外侧箱式模块和波浪能发电装置能有效减弱内侧半潜式主模块运动响应、连接器动力响应和系泊缆绳张力,并且提供一定的能源供给.所得研究成果可为模块化超大型浮式结构系统的防波—发电集成系统设计提供参考.     

浮式生产储油轮船艏结构疲劳分析

由单点平台系泊的浮式生产储油轮的船脂结构承受着交变系泊力作用。通过详细的脂部结构有限元模型，进行了应力分析，应用S—N曲线和Miner线性疲劳累积损伤原理，进行了疲劳分析，预报了焊缝疲劳寿命。     

Evaluation of bending moments and shear forces at unit connections of very large floating structures using hydroelastic and rigid body analyses

This paper investigates the characteristics of bending moments, shear forces and stresses at unit connections of very large floating structures (VLFS) under wave loads. The responses of VLFS are calculated by solving multi-body motion equation considering hydroelasticity and connection stiffness. Hydroelastic responses are calculated by the direct method. Higher-order boundary element method (HOBEM) is used for fluid analysis and finite element method (FEM) is introduced for structural analysis. The equation of motion is modified to describe the unit connections by employing spring elements. Bending moments and shear forces at the connections are obtained from the dynamic equilibrium condition for pressures and inertia forces. Two types of VLFS units such as tandem arranged units and side-by-side arranged units are considered in the numerical examples. The influences of connection stiffness, wave frequency and heading angle on responses of VLFS are investigated through the numerical examples. Rigid body analysis along with hydroelastic analysis is also carried out in the numerical analysis and comparison of those two approaches is discussed.     

浮式风机极限载荷与疲劳载荷对比分析

根据IEC61400-3设定工况,采用NREL开发的5 MW风机基础模型,应用FAST,以Aero-Hydro-Servo-Elastic耦合仿真技术对风机进行研究。对时域仿真得到的短期载荷,应用分块极大值法联合Gumbel分布外推计算风机极限载荷;以雨流计数法、线性累积损伤理论和S-N曲线为理论基础应用MLife软件,计算风机疲劳载荷。对比分析不同工况下浮式风机、近海单桩风机和陆上风机的极限载荷与疲劳载荷,进而探讨影响浮式风机动态响应的因素。结果表明,对于陆上风机和近海单桩风机,风是其主要载荷来源;而波浪是浮式风机主要载荷来源。对风机进行设计要根据特定海域统计的海洋气候条件,避免风机及其支撑结构的固有频率与波浪频率近似而产生共振;风机制造装配在一定误差范围内,质量不平衡对风机载荷几乎没有影响。     

TLP平台NODE结构确定性疲劳与疲劳可靠性对比分析

TLP平台的疲劳计算在工程中常采用确定性疲劳计算方法,但是影响结构疲劳的大多数因素都是随机的,确定性的方法很难对这些因素做出客观的描述。因此,本文基于谱疲劳方法,分别采用确定性疲劳和疲劳可靠性对TLP平台NODE结构进行疲劳筛选计算,并对计算结果进行对比分析。结果显示NODE结构局部区域不满足疲劳强度要求,相比于疲劳可靠性,确定性疲劳方法更加保守。