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。     

浮式生产储油系统内孤立波载荷特性实验

将置于大尺度密度分层水槽上下层流体中的两块垂直板反方向平推,以基于MCC理论解的内孤立波诱导上下层流体中的层平均水平速度作为其运动速度,发展了一种振幅可控的双推板内孤立波实验室造波方法,并对内孤立波作用下浮式生产储油系统(FPSO)的载荷特性开展了系列实验。结果表明,无因次内孤立波水平力和力矩幅值均与先导内孤立子无因次振幅之间呈线性关系,其斜率与上下层流体深度比有关;在各种上下层流体深度比下,无因次内孤立波垂向力幅值与先导内孤立子振幅之间近似呈幂函数关系。     

浮式生产储油船振动噪声混合数值预报

建立了可覆盖全频域的浮式生产储油船(FPSO,floating production storage and offloading)工作环境下振动噪声混合数值预报技术流程。将声学计算基本理论方法(有限元/边界元方法与统计能量法)应用于宽频带多噪声源的海洋工程船舶设计中,为设计能保证人员正常进行生产、生活噪声环境下的FPSO提供指导,满足国内船舶设计部门对该技术的迫切需要。文中采用声学边界元求解了FPSO上层建筑低中频域振动噪声,采用统计能量分析方法求解了高频域振动噪声,通过两种方法接力运用和不同模型间的顺利转换,实现了FPSO声学问题全频域分析。并讨论了各类方法的适用范围。     

大型LNG船典型节点疲劳寿命谱分析评估

基于S-N曲线和Miner线性累计损伤理论,采用谱分析方法对16万立方薄膜型LNG船典型节点的疲劳寿命进行了评估。建立全船结构有限元分析模型及典型装载工况下的水动力计算模型,给出不同浪向角及波浪频率下典型节点的热点应力传递函数及分布带宽系数,采用北大西洋波浪散布图,得到各典型节点的疲劳寿命结果,并对各节点的疲劳寿命进行评估和分析。分析结果可为同类LNG船的开发设计提供参考依据。     

非常规管节点疲劳寿命分析与计算

对非常规管节点的疲劳寿命进行了分析研究，用SESAM计算疲劳载荷，应用精细有限元分析计算热点应力，用规范的S—N曲线计算管节点的疲劳寿命。通过实例计算表明，这些处理对非常规管节点疲劳寿命分析与计算是很有效的。     

基于S-N曲线的深水半潜平台疲劳寿命分析

深水半潜平台工作环境恶劣,造价成本高,为保证安全工作,有必要对其进行疲劳寿命分析。首先利用SESAM软件建立目标平台整体模型并分析总体结构响应。然后根据平台总体结构响应计算结果,选取立柱与横撑连接处、立柱外板与上甲板连接处两个关键节点,建立关键节点有限元模型,计算其热点应力。最后采用S-N曲线分析该平台在中国南海环境条件下的疲劳寿命。分析结果显示该平台疲劳寿命符合规范要求,但立柱与横撑连接处的疲劳寿命偏低,应加强日常检修和维护。     

海洋倾倒区容量评估模型的构建

倾倒区容量主要受海水动力过程(潮流输沙、风暴潮和风浪掀沙等)、倾倒区面积和水深地形等因素影响。本文基于FVCOM(Finite Volume Coast and Ocean Model)三维数值模型和随机动态统计分析模型, 利用倾倒区地形演变和倾倒量资料, 探讨海水动力过程(潮流输沙、风暴潮和风浪掀沙等)和倾废活动对海底地形变化的影响, 构建海洋倾倒区容量长期演变评估模型。利用FVCOM水动力和泥沙模型计算自然状态下潮流输沙引起的地形变化, 同时结合倾倒区多年实测水深和倾倒量资料, 分析倾倒量、潮流输沙和地形变化的统计关系, 通过实际资料拟合修订系数, 作为该倾倒区海浪和风暴潮等因素输沙所造成地形变化的参考值, 以此评估倾倒区容量长期演变。在设定实际地形变化阈值的前提下, 计算倾倒区容量。以长江口1#倾倒区为例, 1#倾倒区地形抬升0.5m/a,倾倒区容量约为670万方/a,模型结果和实际批复结果吻合。同时在甬江口2#倾倒区、罗源湾倾倒区、嵊泗上川山、东碇倾倒区和温州港倾倒区等验证, 模拟结果同实际观测结果相近。     

冷却剂参数对铣槽喷管低周疲劳寿命的影响

采用有限体积流固耦合计算方法、非线性有限元热结构耦合分析方法和局部应变法研究大面积比铣槽喷管三维再生冷却槽道在循环工作条件下的热结构变形与低周疲劳寿命,并对比分析了冷却剂质量流量与入口温度对铣槽喷管疲劳使用寿命的影响。计算结果表明,铣槽喷管热结构响应呈现复杂的三维效应,应变较大位置主要分布在与肋连接的内衬区域,喷管中部的残余应变量最大;冷却槽道低周疲劳寿命分布和热结构响应基本一致,最小寿命位于喷管中部与肋相连的内衬区域燃气侧;随冷却剂质量流量增加,铣槽喷管低周疲劳寿命不断提高;随冷却剂入口温度增加喷管尾部低周疲劳寿命值不断降低,而喷管中前部的低周疲劳寿命值却不断提高,当冷却剂入口温度为280K左右时,本文的铣槽喷管总体使用寿命达到最大。      

A Study on Hydroelastic Response of Box-Type Very Large Floating Structures

The application of very large floating structure (VLFS) to the utilization of ocean space and exploitation of ocean resources has become one of the issues of great interest in international ocean engineering field. Owing to the advantage of simplicity in structure and low cost of construction and maintenance, box-type VLFS can be used in the calm water area near the coast as the structure configuration of floating airport. In this paper, a 3D linear hydroelastic theory is used to study the dynamic response of box-type VLFS in sinusoidal regular waves. A beam model and a 3D FEM model are respectively employed to describe the dynamic characteristics of the box-type structure in vacuum. A hydrodynamic model (3D potential theory of flexible body) is applied to investigate the effect of different dry models on the hydroelastic response of box-type structure. Based on the calculation of hydroelastic response in regular waves, the rigid body motion displacement, flexible deflection, and the short term and long     

Research on Analytical Method of Fatigue Characteristics of Soft Yoke Mooring System Based on Full-Scale Measurement

By focusing on the vulnerability of the structure of marine equipments, together with considering the randomness of meta-ocean load in statistics, a kind of analytical method of fatigue characteristics of marine structure based on full-scale and actual measurement of prototype is proposed. On the basis of short-term field measurement results of structural response, research is carried out on the fatigue analysis of hinge joints at the upper part of the Soft Yoke single point Mooring System (SYMS) by simultaneously monitoring the environmental load and considering the design criteria of offshore structure. Through analysis of finite element modeling, the time-histories of typical stress response are obtained, and then the assessment of fatigue damage at key hinge joints is conducted. The simulation results indicate that the proposed method can accurately analyze the fatigue damage of offshore engineering structure caused by the effect of wave load. The present analytical method of fatigue characteristics can be extended on other offshore engineering structures subjected to meta-ocean load.     

内孤立波作用下FPSO动力响应特性

以KdV、eKdV和MCC理论的适用性条件为依据,利用内孤立波产生的瞬时速度和瞬时压力沿船体表面求面积分的方法分别计算浮式生产储油卸油装置(FPSO)内孤立波摩擦阻力和Froude-krylov力,再结合时域有限位移运动方程,研究了有限深两层流体中的内孤立波与带分段式系泊缆FPSO的相互作用问题。以东沙群岛某海域实测170 m振幅的内孤立波为对象,数值分析了在内孤立波作用下FPSO的内孤立波动态载荷、运动响应及其系泊张力的变化特性。研究表明,内孤立波会对FPSO产生突发的冲击,使FPSO产生大幅度水平漂移运动,导致系泊缆张力显著增大。在该振幅内孤立波作用下,FPSO受到的水平力最大可达56 t,垂向力最大可达1 961 t;纵荡位移可达47.62 m,系泊缆张力增加最大可达106.4 t。因此,在FPSO等深海浮式结构物的设计应用中,内孤立波的影响是不可忽视的。     

冰区自升式平台桩腿动强度的安全评估

应用ANSYS软件建立了自升式平台和冰相互作用的数学仿真模型,对自升式平台进行了动力分析和桩腿的极限强度和疲劳强度校核。应用本模型对渤海某自升式平台桩腿进行的强度校核和不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤实例分析表明,本文的研究结果为自升式平台冰激疲劳设计提供了一个有效的方法,并为自升式平台在冰区的使用提供了依据。     

自升式海洋平台地基强度稳定性分析

自升式海洋平台地基强度稳定性是保证作业安全的基本条件。结合土力学理论及有限元分析,提出一套较完整的地基强度稳定性分析方法,并结合一个实际算例,探讨影响地基强度稳定性的几个关键因素,对平台设计人员及使用者具有一定的参考价值。