海洋玻纤增强热塑性柔性管的理论与数值分析

近年来海洋复合柔性管道逐渐在海洋工程中崭露头角。相对于钢管,复合柔性管凭借其弯曲性能好、重量轻、抗腐蚀能力强等一系列优异的性能在油气开采领域不断受到青睐。本文研究对象为一种三层粘结型玻璃纤维增强的热塑性复合柔性管,该类型管道包含外保护层(高密度聚乙烯HDPE)、中间复合材料增强层以及内衬层(高密度聚乙烯HDPE)。研究内容主要基于三维弹性理论和复合材料层合板理论,建立了玻纤增强热塑性复合柔性管的理论计算模型,推导了复合柔性管在轴对称载荷作用下的平衡微分方程,主要分析了管体在内压载荷作用下的应力与变形规律,并将理论计算结果与ABAQUS数值模拟结果进行比较分析,结论表明理论计算与数值仿真结果具有较好的一致性。最后基于该理论模型,研究了内衬层(外保护层)与增强层相对厚度对柔性管应力和变形的影响规律,结果表明管道的增强层为主要承载构件,在增强层纤维方向的应力远大于其他方向的应力,随着增强层从内向外扩展,纤维方向的应力逐渐减小,且内衬层(外保护层)厚度对管道整体的力学性能几乎没有影响。     

采用两步式模型修正过程识别海上风电支撑结构的损伤

针对海上风电支撑结构损伤识别的难点,将一种新的模型修正方法应用到了三脚架式海上风电支撑结构的损伤识别中。采用数学上常用的正则化方法,解决了实测模态含噪声条件下损伤识别"病态"方程组的求解问题;结合Guyan扩阶技术,实现了基于低阶不完备模态的损伤识别。另外,为提高损伤识别精度,结合算例提出一种两步式模型修正过程:第一步,初步定位损伤位置;第二步,精确识别损伤位置和损伤程度。数值研究结果表明,采用两步式模型修正过程的方法对于海上风电支撑结构的损伤识别是有效的。     

水下输液管道动力特性研究

该文研究水下横向输液管道的动力特性 ,假定管道系统承受外界均匀流的作用 ,同时考虑管内流体流动的影响 ,建立了水下输液管道侧向振动的微分方程。采用 Hermite插值函数和Galerkin法离散得到其有限元标准形式。研究管内流动为恒定流时输液管道长度、内部流体流动速度对管道动力特性的影响及管内流动含有谐波挠动的情况下输液管道固有频率的变化。结果表明 ,在管内恒定流动的情况下 ,输液的自振频率随管道长度及管内流速的增加而降低 ,同时管内流动的谐波挠动对管道的自振频率也有影响。     

Vibration Characteristics of An Offshore Platform and Its Vibration Control

A template offshore platform, located in the Bohai Bay of China, has exhibited excessive, unexpected vibration un-der mildly hostile sea conditions, which has affected the normal operation of the platform. Since the structure was de-signed to sustain more severe wave climate, the cause of the excessive vibration has been suspected to originate from other sources. The main objectives of this study are to investigate the causes of the excessive vibration, and to explore possible remedies to solve the problem, In this paper, the vibration behavior of the offshore platform is analyzed by means of finite element (FE) modeling, field measurements and laboratory test. Results of analysis suggest that relative movement and impact between the piles and the jacket legs exist, i. e. the piles and the jacket are not perfectly connected. The discon-nection of the piles and jacket weakens the overall stiffness of the platform, and therefore produces unexpected excessive vibration. In this study, measures for reducing     

Experiment Verification of Damage Detection for Offshore Platforms by Neural Networks

1 .Introduction Large civil engineering structures are exposed to various external loads such as earthquakes ,winds ,traffic and wave loads during their lifetime . The structures may become deteriorated and de-graded withtime in an unexpected way, which m…     

基于全耦合模型的海上吊装作业动力响应特征研究

针对现有海上吊装模拟方法不能有效考虑浮吊船舶—系泊系统—吊物系统之间的动态耦合,难以实现基座回转、吊臂变幅连续模拟问题,基于Matlab/Simulink、ADAMS联合仿真平台建立了海上吊装作业全耦合动力分析模型,探究了中长周期波作用下波浪周期、吊缆收放、基座回转、吊臂变幅等参数变化对吊装作业系统动力响应的影响规律。结果表明,波浪周期接近吊物系统固有周期时会引发共振,导致吊物摇摆幅值显著增加。基座回转、吊臂变幅等因改变了吊物的空间位置从而引发了浮吊船舶倾覆力矩的变化,进而对浮吊船舶运动响应产生显著影响。当基座回转90°后,浮吊船舶的横倾角增加约2.74°。     

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。     

浮筒辅助大型导管架结构整体拆除上浮过程动力响应特征研究

浮筒辅助大型导管架结构整体拆除作业是一个连续过程,作业过程中拆除系统的动力荷载及动力参数均会发生显著变化,传统基于某一稳定状态的结构动力响应分析方法不能准确预测拆除系统上浮过程中的动力响应。通过建立浮筒辅助大型导管架结构整体拆除上浮过程动态分析模型,对拆除系统上浮过程的动力响应特性进行研究。结果表明,整体拆除动态分析模型可以准确描述拆除系统上浮过程中浮筒及导管架浮力变化对上浮高度的影响机制,拆除系统上浮高度约为不考虑浮筒和导管架浮力变化时的90%。此外,浮筒辅助大型导管架整体拆除方法的动态稳定性较强,四级海况下拆除系统的最大偏移量仅为4.2 m,有较好的工程应用前景。     

海洋平台浮托安装中横荡护舷限位和缓冲性能分析

浮托安装法,是相对于传统吊装法的一种新型海洋平台安装方法,具有起重能力大、作业周期短、安装费用低、适用范围广、操作安全方便等优点,解决了海上大型平台组块的安装问题。为了研究横荡护舷对浮托安装的影响,首先对海洋平台浮托安装中的护舷装置进行了介绍,然后针对某工程实例应用AQWA软件进行了数值模拟,并进行了模型验证。从时域方面对就位状态下的浮托模型进行了耦合动力分析,研究了横荡护舷参数对驳船运动和撞击力的影响规律。研究表明,横荡护舷可以有效地减小驳船运动和撞击力,其限位和缓冲作用与护舷尺寸及护舷刚度均有关。研究结果可为实际浮托安装工程提供重要的参考。     

一种新型半潜式平台概念设计研究

在详细研究影响平台综合性能的诸多因素基础上,克服现有半潜式平台存在的不足,结合自升式平台甲板可以自由升降的优点,开发了具有自主知识产权的自升式半潜多功能深海浮式（JCSM）平台。JCSM平台结合了自升式平台与半潜式平台的优势,并以平台综合性能的提升为目标进行了细节上的优化,稳性裕度大且运动性能优良,可适应干式采油、湿式采油和干湿组合式采油等不同采油模式,并同时具有钻井、早期生产、修井、油气处理与油气储运等多种功能。在详述JCSM平台的组成及性能特点的基础上,对JCSM平台进行了稳性与运动性能数值分析,并与传统半潜式平台相比较,验证了所研发新型平台性能的优越性。研究为未来海洋油气田开发提供了一种新的选择,并对全新概念的浮式平台开发有借鉴和指导意义。