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.     

多桩锥体海洋平台结构冰荷载遮蔽效应离散元分析

在海冰与多桩锥体海洋平台结构的相互作用中,平台结构总冰力在海冰流向和桩腿方位的影响下呈现出显著的遮蔽效应。采用具有粘结-破碎效应的离散元方法,基于GPU并行的高性能计算,对不同冰向下锥体海洋平台结构的冰荷载进行了数值分析,确定了不同冰向下平台结构各桩腿的冰力衰减系数并分析了总冰力的遮蔽效应。最后,对自由边界影响下多桩平台结构冰荷载遮蔽效应的产生机理进行了讨论。本文工作可为多桩腿平台结构的冰荷载特性、冰激结构振动以及冰区结构设计提供参考。     

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。     

锥体导管架海洋平台冰激振动的DEM-FEM耦合分析及高性能算法

在寒区海域,冰荷载是影响海洋平台安全运行的主要环境荷载之一,由其引起的冰激振动给平台结构及其上部设备带来了严重危害。为分析不同冰况下平台的振动响应,本文建立了导管架海洋平台冰激振动的离散元（DEM）-有限元（FEM）耦合模型。采用具有黏接-破碎性能的等粒径球体离散单元对海冰的破碎特性进行模拟,通过由梁单元构建的海洋平台有限元模型获得结构的振动响应。在离散元与有限元的接触区域中实现了两个模型间计算参数的传递。为提高该耦合模型的计算效率和规模,发展了基于动力子结构方法的DEM-FEM耦合模型。为验证该耦合模型的有效性和可行性,将不同冰况下得到的冰荷载与ISO19906和JTS 144-1-2010标准进行了对比。结果表明,计算得到的冰荷载与标准相近,且冰厚与冰荷载呈二次非线性关系。同时,从冰速和冰厚两方面对比了渤海四桩腿JZ20-2 MUQ锥体导管架平台冰激振动加速度的数值结果和现场实测数据,发现冰速与振动加速度呈线性关系,冰厚与振动加速度呈二次非线性关系,并且振动加速度与冰速和冰厚平方的乘积呈线性关系。     

海洋平台优化设计的研究进展

结构优化是结构设计理论的重要发展,随着“十五”渤海大油田勘探开发战略的实施,结构优化技术将在新型抗冰振平台设计中发挥重要作用。从静力优化设计、动力优化设计、基于可靠度优化设计、全寿命优化设计四个方面论述了海洋平台结构优化设计的研究现状,并展望了海洋平台优化设计的研究前景。     

调谐质量阻尼器对海洋平台的减振效果分析

目前调谐质量阻尼器(TMD)的研究和设计多数是依据结构的第一阶模态进行的,忽略了TMD对结构其它模态的影响。为了明确TMD是否会对结构的高阶模态造成不利的影响以及影响的程度,论文采用模态分析法将海洋平台-TMD系统进行模态分解,推导出系统各阶模态的状态空间方程。并以一海洋平台为算例,讨论TMD针对结构的某一摸态进行设计时对各阶模态响应的减振效果,仿真的结果表明TMD对设计的模态有较好的减振效果,但对平台的其它模态响应的减振幅度有限,甚至产生不利影响,使某些模态的振动响应增幅较大。     

冰激振动下海洋平台地基土的动力液化研究

通过动力荷载分析,确定海冰荷载可以引起平台筒边土体液化,并阐述了判别土体液化的方法.利用冰激振动软件以及有限元软件对结构进行动力学分析,得到各筒边土体的最大剪应力.通过室内三轴实验和现场观测结果确定土体物理力学参数,利用判定公式计算得到土体抗液化极限应力.将两者进行对比,可判断筒边土体是否可能发生液化.以渤海某油田筒型基础平台为例,对平台基础土液化安全性进行了判别,证明该方法具有较强的创新性和可行性,对于这一类浅基础平台的地基土液化分析有一定的实践指导作用.     

海洋平台大直径钢管桩打桩过程有限元分析研究

近年来海上工程的规模越来越大,为了满足工程需要,桩基设计常常采用大直径,大长度的钢管桩。打桩过程是个相当复杂的过程,不仅涉及到几何非线性、材料非线性、边界非线性,而且是个动力过程。有限元法在处理打桩分析方面具有很强的优势,采用PLAXIS对不同条件下的打桩问题进行了动力模拟分析。分析显示在打桩过程中,桩端土体会产生较大的水平位移和竖向位移,桩端土体和靠近桩端的部分土塞内会产生较大的超孔隙水压力。在砂土中,停锤较短时间也会使孔压迅速消散,这也是打桩中间的停锤会造成后续打桩困难的主要原因。     

基于小波变换的缓冲平台隔振性能分析

根据水下爆炸作用下设备冲击响应的分析原理,分析了一组实验测量数据,并对数据进行了一维离散小波分析,提取了信号的细部特征,最后计算了各频带的能量百分比和缓冲平台的吸收系数.实验结果表明:缓冲平台主要吸收20 Hz以上的高频振动能量,吸收系数在0.99以上,该设计结构能有效减缓振动冲击;低于20 Hz的低频振动能量60%以上都传递给设备,但小幅度的低频振动不会造成设备损坏,从而确保了设备在严酷的冲击环境下正常工作.     

大型船舶碰撞引起的海洋导管架平台结构损伤分析

主要对某一海洋导管架平台结构受到大吨位起重铺管船的碰撞进行了详细的非线性数值动力模拟。采用非线性弹簧来模拟受损构件的凹陷特性，计算分析了船舶侧向撞击导管架平台结构在不同的碰撞接触时间下的构件损伤情况，与实际结构损伤的检测结果相比较，反演计算分析了船舶以不同的速度与平台发生碰撞，得到了不同的碰撞接触时间和最大撞击力，以及导管架平台结构主要节点的应力、位移时间历程曲线，可以确定受到撞击后导管架平台结构构件和管节点的损伤程度，对提出合理可行的修理加固方案提供了理论依据。     

海洋平台结构的冰力作用模型

首先分析了工程中静冰力计算中普遍应用的Korzhavin -Afanasev公式和Schawz公式 ,提出了统一的静冰力模型 ,给出了挤压破坏、屈曲破坏和弯曲破坏冰力系数函数CI(t)。应用该冰力模型分析了自激振动产生的条件 ,指出冰屈曲破坏和弯曲破坏动冰力可以作为强迫振动模型 ,冰挤压破坏动冰力则需要考虑CI(t)与冰阻尼的耦合效应。最后应用冰力一般模型计算单自由度结构的响应     

海洋平台结构的最新研究进展 第9届ISOPE大会报告综述

分9个专题对第9届ISOPE大会报告有关海洋平台结构的最新研究动态进行了评述和总结,并结合我国海洋石油工业的发展现状提出了一些建议,供我国产业部门和有关高校与研究机构参考。     

海洋平台结构抗震可靠性时程分析方法

将地震运动视为随机过程,建立海洋平台结构在地震作用任一时刻基于剪切变形控制的极限状态方程,应用JC法计算海洋平台结构在地震作用任一时刻的可靠度,得到海洋平台结构抗震可靠度的时程曲线。该方法可满足工程设计的要求,便于工程应用。     

海上升压站在靠船工况下振动舒适性研究

国内外海上风电开发正逐渐走向成熟阶段,但早期的工程设计对海上升压站在靠船工况下的振动舒适性关注不够,相关的规范体系或可依据的准则也没有建立。针对实践中出现的这一问题,以位于江苏海域的某典型海上升压站结构为对象,进行了船舶碰撞工况下的动力数值模拟,分析了不同碰撞位置对结构响应的影响,以及上部组块不同区域的响应分布情况,并提出了改善舒适性的建议。     

基座安装对平台减振特性影响研究

在现场实测数据与瓦锡兰提供的发动机台架测试数据的基础上,通过对比分析得出发动机主要垂向激励频率。应用ABAQUS建立基座腹板对中实肋板和错开实肋板的有限元简化模型,进行基座及连接结构的模态和阻抗特性分析,结果表明基座腹板对中实肋板的结构布置方式有利于避免共振,并且基座结构与实肋板的对中设计对垂向的阻抗影响较大。在相同激励下,研究了两种不同的基座布置方式对振动激励的响应特性。研究结果表明在设备基座设计时应尽可能使基座腹板对中支撑结构的舱壁或实肋板。这是保证基座结构高阻抗值的有效方式,对于降低结构振动传递起到重要作用。     

海洋导管架平台随机响应混合分析方法

采用将结构的解析分析和数值求解方法相结合的固定式海洋平台随机响应混合求解方法，考虑波浪－结构相互作用和基于最小二乘法原理的非线性曳力的影响。采取两个步骤，第一步进行与结构有关的特征值分析；第二基于谱方程进行响应估计，进行海洋平台的线性和非线性数值分析。     

振动模态分析法在单立柱海洋平台上应用

提出联合经验模态分解和二次时频分布的参数识别方法.将结构的响应信号用经验模态分解的方法分解为单频率响应的振动信号,进而计算模态频率和模态阻尼,用Choi-Williams分布计算模态振型.对单立柱海洋平台的计算表明,该方法能比较理想地识别出结构的模态参数,且具有较强的抗噪能力.     

非灌浆导管架平台异常振动的测试分析及故障诊断

通过对平台在风浪作用下的振动测试分析,发现了直立式非灌浆桩腿导管架平台在海底冲刷条件下发生异常振动的原因是导管架与桩之间存在较大的相对运动,以至于在风浪较大时发生碰撞。因而,结构的动力特性和动态响应都与设计结果不一致。在非极值海况条件下,平台的振动超出了设计预测值,并提出了治理和设计建议。