Spar平台硬舱结构弯曲极限强度有限元分析

Spar是一种新型的深海油气资源开发平台,由于结构比较复杂,平台硬舱结构的弯曲极限强度很难用常规的理论方法进行计算。采用非线性有限元分析方法,分析结构构件、边界及载荷条件对硬舱结构弯曲极限承载能力的影响。结果表明:单舱段和两舱段的极限弯矩计算结果基本一致;当弯矩载荷方向平行中心井对角线方向时,结构的抗弯强度较弱;重力载荷对舱段的极限弯矩影响较小;结构内部的环向框架能显著提高舱段的抗弯强度。     

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。     

深海无人遥控潜水器耐压电子舱结构设计与分析

研究深海无人遥控潜水器(ROV)耐压电子舱结构设计中涉及的力学分析技术。利用有限元数值分析方法校核耐压电子舱在深水条件下的强度、刚度与稳定性。根据深海耐压电子舱受力特点,优化其结构形式和尺寸,获得最优结构拓扑构型。对于耐压电子舱上下壳体接合面间接触问题,将非线性接触分析和简化分析法的计算结果进行比较。探讨加工误差与初始缺陷对耐压电子舱力学性能的影响。计算结果表明,耐压电子舱结构优选设计方案满足力学性能和重量要求,并且对加工误差与初始缺陷的影响不十分敏感。     

基于APDL的深海环境模拟耐压舱应力分析

针对两种不同底座结构的90 MPa深海环境模拟耐压舱,应用AYSYS软件的APDL建立参数化有限元模型,在有限元分析基础上,将分析数据映射至高应力强度及不连续部位路径上进行线性化处理;依据JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》中的应力限制对线性化结果进行安全评定;分析对比两种方案,以设计安全和重量最小化为目标,优选满足设计要求的结构方案,为深海环境模拟压力舱的设计提供了参考。     

基于无网格MPS方法数值分析方舱破舱进水问题

采用移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit,简称MPS)对自由漂浮二维方舱的破舱瞬时进水过程进行数值模拟。首先,采用基于GPU平台自主开发的MPS软件模拟破舱进水问题,并与其他方法得到的数值模拟结果进行对比验证。然后,对该二维方舱的各种模型进行了数值模拟,其中开孔位于不同位置以表示舷侧不同高度下的损坏。此外,还研究了不同类型的挡板对破舱进水后方舱稳定性的影响。结果表明损坏的孔洞和内部挡板会影响损坏舱段的运动特性,开孔距静水面的距离越大引起舱段的横摇等运动幅度越大,垂直挡板比水平挡板对舱内洪水的影响更大。     

爆炸载荷下海洋平台波纹板防爆结构数值模拟研究

采用非线性瞬态动力学分析软件MSC.Dytran,对泄漏气体的爆炸载荷进行数值计算并与经验公式的计算值作比较。以海洋平台燃油舱围壁为研究对象,对其进行波纹板结构设计,根据波纹高度的不同,将波纹板分为三种:波纹板Ⅰ、波纹板Ⅱ和波纹板Ⅲ。利用MSC.Dytran,对不同波纹板围壁下燃油舱在油气爆炸载荷作用下的变形、能量吸收和加速度等响应进行数值模拟研究。通过对不同波纹板围壁与传统平板围壁的燃油舱动态响应的分析比较发现,燃油舱围壁采用波纹板Ⅰ时防爆效果相对较优。     

双浮板液舱晃荡特性的数值研究

基于黏性流理论,采用动网格技术和6自由度模型,以及动量源方法,建立了双浮板液舱晃荡的数值模型。分别采用3种不同空间步长的网格离散计算区域,进行了网格收敛性验证。通过光滑液舱晃荡的模型试验和解析得到的爬高最大值,验证了数值模型的精确性。在载液率为50%,激励幅值为2 mm条件下,对双浮板液舱晃荡进行了数值计算,与光滑液舱相比,双浮板液舱晃荡的最大爬高明显减小。通过一个激励周期内双浮板液舱晃荡的波面显示发现,液舱晃荡模式由光滑液舱的驻波模式变为U管模式,晃荡模式的改变起到了明显地抑制液舱晃荡的效果。     

基于资源一号数据的棋盘山水库水质信息提取

利用遥感技术对棋盘山水库进行水质信息提取,并根据水质状况进行相应的治理,对保证旅游区景观和水库内部生态环境稳定至关重要.利用资源一号02D卫星在短波红外谱段进行谱段细分的特点,在现有水质反演模型的基础上提取棋盘山水库的水质信息.为检验资源一号02D卫星数据的水质参数反演能力,将水质反演参数与主流卫星Sentinel-2...     

周向变刚度环肋圆柱壳应力分析研究

采用大曲率梁理论和弹性基础梁带理论,建立潜艇特殊舱段结构的力学模型。利用能量法求出肋位处耐压船体壳板中面周向应力。建立环肋圆柱壳微分方程并根据边界条件求解,得到周向变刚度环肋圆柱壳应力计算方法。通过理论分析和模型试验验证了本计算方法。     

海上风机支撑结构设计分析

介绍海上风机支撑结构的一般失效形式,提出了适合工程实践的设计分析方法,并以某一单立柱三桩的海上风机支撑结构为例,进行了最终强度计算、动力特性分析以及疲劳强度分析。计算结果表明:1)疲劳工况是结构设计的控制工况;2)支撑结构振动频率在风机工作频率1P和3P之间;3)风机工作时的气动阻尼可有效减少支撑结构振动和疲劳损伤。     

Reliability-Based Full-Life Cycle Optimum Design of Offshore Jacket Platform

Based on the consideration of operation environment and structural property, an optimnm design model of offshore jacket platform is developed in this paper, namely, the reliability-based full-life cycle optimum design model. In this model, the time-dependent reliability assessment method for structural members is established by combination of the decrease, of sectional size and performance deterioration of material. The initial investment, maintenance cost and failure loss cost are assembled into the model. The total cost of the platform structure system in its full service period is chosen as the objective function, and the initial reliabilities of the layer elements partitioned in advance are taken as the design variables. Different models are obtained, depending on whether the system reliability eonstraint is considered or not. This optimum design model can result in the lowest full-life cost and the optimal initial layer reliability of an offshore jacket platform in the design of marine structures. The feasibility of this model is illustrated with an actual jacket platform in the Liaodong Gulf as an example.     

Optimum Design of Jacket Platforms Considering Structure-Pile-Soil Interaction

This paper proposes an optimum design medel for the offshore jacket platform considering multi-design criteria,multi-design constraints and the structure-pile-soil interaction,and gives an optimum designprocedure in which the proposed optimum design model is used together with structural analysis softwareSAP91 and optimum algorithm software OPBI.The Chengbei ~#11 offshore platform,which lies in theShengli oil field,is designed by use of the above optimum design model.The results show that the optimumdesign model is stable,and it depends on neither the optimization algorithm nor initial values of design vari-ables.All values of the objective function converge to the same minimum value,and the speed of conver-gence is high,showing that the proposed optimum design model is reasonable.     

深潜器大开口球形耐压操纵舱结构模型的力学性能

结合模型试验和数值计算对大潜深、带大开口的球形耐压结构静态力学性能进行了研究。研究中考虑到材料非线性、非弹性的因素,通过对材料拉伸试验曲线的分析,得到了材料应力-应变的近似表达式;并且利用超声测厚仪对结构模型的几何缺陷进行了测量。同时基于参数化设计语言建立了有随机几何缺陷的有限元模型,并利用接触单元考虑了大开口观察窗与耐压结构的联系。试验验证表明论文提出的利用有限元软件分析大潜深、大开口耐压壳体力学性能的计算方法和计算策略是准确可靠的,所获得的结果可供设计使用。     

考虑结构-桩-土相互作用的导管架平台优化设计

首先建立了多设计准则、多约束条件的面向结构-桩-土相互作用的导管架海洋平台优化设计模型,然后给出了此模型与结构分析软件及优化算法软件相结合进行优化设计的方法,并以胜利油田埕北11#井单井采油平台为例进行优化设计.结果显示所建模型既不依赖于优化算法,也不依赖于初始设计值,目标函数值均收敛于同一极小值且收敛速度较快、减小幅度可观,从而说明了此模型的合理性.     

深海无人系统大长径比环肋圆柱壳结构设计与试验研究

环肋圆柱壳是深海无人系统广泛采用的一种耐压结构形式,保障其结构安全是系统研制过程中非常重要的一环。针对环肋圆柱壳的结构特征推导了组合结构重量关系式和结构参数简化估算方法,并以一种超长型深海无人系统耐压结构为例,围绕大长径比环肋圆柱壳的结构形式、设计计算、仿真分析、模型验证等开展研究。研究表明提出的大长径比环肋圆柱壳结构设计参数简化估算方法具有较好的适应性。相关计算和分析结果可以为该型深海无人系统结构设计提供技术支撑,也可以为其他类似耐压结构设计提供参考。     

纵横加筋圆锥壳振动特性多变量分析

为了全面掌握纵横加筋圆锥壳结构参数与其振动特性之间的关系,采用有限元软件ANSYS对纵横加筋圆锥壳进行参数化建模,并基于设计变量全组合数据,采用相关性分析、主效应分析和主成分分析方法,对纵横加筋圆锥壳结构参数与结构第一阶总体弯曲模态频率、激励力处的加速度响应总级以及结构质量之间的关系进行研究,得到了各结构参数与目标量之间关系的定量描述。为正确理解纵横加筋圆锥壳结构参数与振动特征量之间的关系提供了数据支撑,同时为此类结构的工程设计提供了参考依据。     

基于拓扑优化与多目标优化的集装箱相似畸变模型设计

使用相似原理构建缩尺模型是探究大型结构性能的最基本和最优途径。基于PATRAN软件的PCL语言与ISIGHT软件,提出一种联合静动力学、拓扑优化与多目标优化的集装箱相似畸变模型构建方法。利用拓扑优化的SIMP法(Solid Isotropic Material with Penalization)得到缩尺集装箱墙壁结构的最优材料分布,既保证了结构性能又降低了缩尺模型的重量;基于全局多目标算法建立优化模型,采用有限元方法对集装箱性能进行分析,以结构刚度和一阶模态频率为目标函数进行寻优,得到相似模型的最优设计参数。最终利用有限元分析验证该模型的合理性。结果表明:该方法具有一定的通用性,能为其它类似结构的相似模型构建提供参考。     

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。     

On the structural test of 1.5-ton test WIG craft

This paper deals with the static structural test of 1.5-ton test WIG (Wing-In-Ground effect) craft designed and built to verify its aero/hydro-dynamic and structural design characteristics prior to the design of full scale 20-passenger WIG craft. The test WIG craft is scaled down from its full scale WIG craft by 1/2 and built using pre-preg carbon/epoxy composites for the majority of structural parts with metallic materials for fittings used at wings to hull connections. To initiate the test, the finite element (FE) models of the test WIG craft are developed and, based on their results, the details of applied load range, strain/deflection gauge types and locations, load application methods and data acquisition system specifications are determined. The test is performed with respect to main wings to hull connection part first and then vertical tail wing to hull connection part and, finally, horizontal tail wing to vertical tail wing/hull connection part. Both the test and FE model results are compared with respect to stresses and deflections and the comparison shows good correlation between them which implies satisfactory design and building of 1.5-ton test WIG craft.     

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。