半潜式平台结构砰击响应与强度评估

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaylene
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分析历年来海洋平台事故发生的原因,其中一个十分关键的因素就是海浪的砰击效应。为保证海洋平台能够安全、长期地完成海上作业,有必要对波浪砰击载荷的产生原因和作用机理进行系统地研究。文章以半潜式981平台为例,基于DNV规范,研究在北大西洋百年一遇海况下,波浪对海上结构物的砰击效应,研究对象分别为平板结构,圆柱结构,半潜式平台结构。基于砰击载荷,利用静力分析和瞬态动力学分析两种方法,对半潜式平台结构强度进行评估分析。本文主要内容如下:  1.构造实尺度的流体域模型,基于DNV规范,确定了三阶斯托克斯波波浪理论。基于有限体积法,利用fluent软件建立相应的数值水池,利用明渠造波和边界速度造波两种方法,分别得到了稳定的波浪场,所得波形的数值解与理论解相吻合。  2.分别构造二维平板结构和三维圆柱体结构的流体域模型,数值模拟在迎浪规则波作用下,平板和圆柱体在固定条件下,两者的波浪砰击响应。计算结果表明,波浪砰击载荷具有周期性和脉冲性的特征,同时,载荷周期与波浪周期保持一致。  3.构造半潜式平台结构的流体域模型,利用动网格技术数值模拟平台的砰击响应,实现平台在垂荡和纵摇两个自由度上的运动。相比于固定条件下的三维平台结构,平台片体结构在垂荡、纵摇两自由度运动的情况下,波浪砰击压力特征曲线出现双峰,并且砰击压力值要小一些。  4.考虑在砰击载荷的作用下,基于静力学分析和瞬态动力学分析两种方法,校核半潜式平台结构的局部强度。计算表明,瞬态动力分析下的平台立柱结构响应几乎是静力分析结果的三倍,因此,瞬时动力分析方法对结构薄弱环节的预见性更强。
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