發(fā)布時(shí)間：2017-10-19 22:25

  本文關(guān)鍵詞：自升式海洋平臺(tái)碰撞模型試驗(yàn)技術(shù)研究與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 自升式平臺(tái) 管節(jié)點(diǎn) 落錘沖擊試驗(yàn) 模型試驗(yàn) 相似率 數(shù)值仿真

【摘要】：自升式海洋平臺(tái)作為海洋能源勘探開(kāi)發(fā)的主要組成部分,是海洋油氣探井、鉆井、開(kāi)采的主要作業(yè)基地,然而船舶碰撞致使平臺(tái)結(jié)構(gòu)損傷破壞一直是威脅海洋平臺(tái)安全的主要因素之一。評(píng)估結(jié)構(gòu)耐撞性能最可靠的方法是實(shí)尺度碰撞試驗(yàn),然而對(duì)于平臺(tái)的碰撞試驗(yàn),因其耗資巨大而不易開(kāi)展,因此,適當(dāng)開(kāi)展比例模型試驗(yàn)可以為簡(jiǎn)化解析算法及數(shù)值仿真計(jì)算提供驗(yàn)證依據(jù),從而揭示平臺(tái)結(jié)構(gòu)在碰撞過(guò)程中的損傷變形機(jī)理,對(duì)更好的開(kāi)展自升式平臺(tái)耐撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義。本文首先開(kāi)展了典型船用鋼材的靜動(dòng)態(tài)材料力學(xué)性能試驗(yàn),分析確定了有限元仿真分析中的材料非線性輸入?yún)?shù);然后運(yùn)用量綱分析法推導(dǎo)船舶-自升式海洋平臺(tái)碰撞的動(dòng)態(tài)相似率,進(jìn)行碰撞結(jié)構(gòu)縮尺修正方法研究;在此基礎(chǔ)上,編制試驗(yàn)大綱,實(shí)施管及管節(jié)點(diǎn)的落錘沖擊試驗(yàn),并基于有限元軟件ABAQUS開(kāi)展試驗(yàn)仿真分析,完善碰撞問(wèn)題的模型化技術(shù);最后設(shè)計(jì)了平臺(tái)整體碰撞模型試驗(yàn)方案。本文的主要研究工作及結(jié)論如下:(1)開(kāi)展了船用低碳鋼材料的準(zhǔn)靜態(tài)和高速拉伸試驗(yàn),基于試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了材料非線性仿真輸入研究,考慮了材料硬化、不同網(wǎng)格失效應(yīng)變以及應(yīng)變率敏感性,得到可用于軟件輸入的材料力學(xué)性能參數(shù);開(kāi)展了加筋板結(jié)構(gòu)的落錘沖擊試驗(yàn),分析沖擊載荷作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程,與仿真計(jì)算結(jié)果比較,驗(yàn)證仿真分析技術(shù)的準(zhǔn)確性。(2)基于量綱分析法推導(dǎo)了船舶-自升式海洋平臺(tái)碰撞動(dòng)態(tài)相似率,結(jié)合有限元仿真技術(shù)建立不同縮尺比下的簡(jiǎn)化平臺(tái)管節(jié)點(diǎn)模型,計(jì)算并驗(yàn)證了相似準(zhǔn)則的正確性;考慮了材料應(yīng)變率敏感性對(duì)碰撞問(wèn)題結(jié)構(gòu)縮尺的影響,推導(dǎo)得到了通過(guò)改變沖擊質(zhì)量來(lái)修正縮尺誤差的方法,并以弦管碰撞模型的縮尺實(shí)例驗(yàn)證了該修正方法的可靠性。(3)設(shè)計(jì)了自升式平臺(tái)管及管節(jié)點(diǎn)的落錘沖擊試驗(yàn)方案并開(kāi)展了相關(guān)試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)中得到的碰撞力、沖擊過(guò)程、損傷變形情況進(jìn)行了分析討論,給出了結(jié)構(gòu)形式、沖擊高度對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律。(4)基于管及管節(jié)點(diǎn)的落錘沖擊試驗(yàn)開(kāi)展了相關(guān)仿真分析,將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)比較,完善確認(rèn)了數(shù)值仿真分析技術(shù);基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果,分析了碰撞典型時(shí)刻結(jié)構(gòu)的損傷變形機(jī)理,探討了沖擊速度和沖擊質(zhì)量對(duì)管結(jié)構(gòu)碰撞響應(yīng)的影響規(guī)律。(5)對(duì)整體平臺(tái)碰撞試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮?jiǎn)化進(jìn)行研究,確定了以單樁腿模型來(lái)代替整體平臺(tái)模型的簡(jiǎn)化方法,初步設(shè)計(jì)了平臺(tái)整體試驗(yàn)?zāi)Ｐ图捌浼s束工裝,對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行了仿真計(jì)算,為后續(xù)試驗(yàn)的準(zhǔn)備和開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：自升式平臺(tái) 管節(jié)點(diǎn) 落錘沖擊試驗(yàn) 模型試驗(yàn) 相似率 數(shù)值仿真
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.38
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 主要符號(hào)說(shuō)明14-15
• 第一章 緒論15-24
• 1.1 研究背景與意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和方法16-22
• 1.2.1 船舶-海洋平臺(tái)碰撞數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 相似理論研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 船舶-海洋平臺(tái)碰撞模型試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3 研究?jī)?nèi)容、方法和創(chuàng)新點(diǎn)22-24
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.3.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)23-24
• 第二章 材料力學(xué)性能試驗(yàn)與仿真研究24-40
• 2.1 引言24
• 2.2 基于材料力學(xué)性能試驗(yàn)的仿真材料輸入研究24-32
• 2.2.1 材料力學(xué)性能試驗(yàn)24-27
• 2.2.2 材料非線性仿真輸入研究27-32
• 2.3 船體板架結(jié)構(gòu)落錘沖擊試驗(yàn)32-35
• 2.3.1 試驗(yàn)裝置32-33
• 2.3.2 試件設(shè)計(jì)33-34
• 2.3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析34-35
• 2.4 板架落錘沖擊試驗(yàn)仿真分析35-38
• 2.4.1 落錘沖擊有限元模型35-36
• 2.4.2 有限元計(jì)算結(jié)果36-38
• 2.4.3 不同網(wǎng)格密度失效應(yīng)變有限元驗(yàn)證38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 第三章 船舶-自升式海洋平臺(tái)碰撞的相似理論分析40-64
• 3.1 引言40
• 3.2 船舶-自升式海洋平臺(tái)碰撞的相似理論分析40-43
• 3.2.1 量綱分析法40
• 3.2.2 碰撞相關(guān)物理量40-41
• 3.2.3 動(dòng)態(tài)相似準(zhǔn)則41-42
• 3.2.4 碰撞物理量相似比42-43
• 3.3 船舶-自升式海洋平臺(tái)碰撞相似率的數(shù)值驗(yàn)證43-54
• 3.3.1 有限元模型概況43-45
• 3.3.2 相似率在直管上的應(yīng)用與驗(yàn)證45-48
• 3.3.3 相似率在T型管節(jié)點(diǎn)上的運(yùn)用與驗(yàn)證48-50
• 3.3.4 相似率在K型管節(jié)點(diǎn)上的運(yùn)用與驗(yàn)證50-52
• 3.3.5 誤差分析52-54
• 3.4 計(jì)及應(yīng)變率影響的修正方法研究54-62
• 3.4.1 應(yīng)變率敏感性對(duì)結(jié)構(gòu)縮尺的影響54-55
• 3.4.2 計(jì)及應(yīng)變率影響的修正方法研究55-62
• 3.5 本章小結(jié)62-64
• 第四章 自升式平臺(tái)管及管節(jié)點(diǎn)碰撞沖擊試驗(yàn)64-87
• 4.1 引言64
• 4.2 試件及工裝設(shè)計(jì)64-70
• 4.2.1 船舶-海洋平臺(tái)碰撞場(chǎng)景簡(jiǎn)化64-65
• 4.2.2 撞頭選取65
• 4.2.3 被撞管結(jié)構(gòu)縮尺65-66
• 4.2.4 試件材料選取66
• 4.2.5 試件尺寸設(shè)計(jì)66-68
• 4.2.6 工裝設(shè)計(jì)68-70
• 4.3 測(cè)量對(duì)象及方案70-75
• 4.3.1 測(cè)量參數(shù)70-73
• 4.3.2 試件編碼及試驗(yàn)工況73-74
• 4.3.3 測(cè)量設(shè)備74-75
• 4.4 模型試驗(yàn)結(jié)果分析75-86
• 4.4.1 試件塑性變形分析75-79
• 4.4.2 碰撞力時(shí)程曲線分析79-82
• 4.4.3 試驗(yàn)撞擊過(guò)程分析82-84
• 4.4.4 試件撓度分析84-86
• 4.5 本章小結(jié)86-87
• 第五章 自升式海洋平臺(tái)管及管節(jié)點(diǎn)沖擊試驗(yàn)仿真分析87-104
• 5.1 引言87
• 5.2 有限元模型87-89
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)的對(duì)比分析89-96
• 5.3.1 PIPE組試件數(shù)值模擬與試驗(yàn)的對(duì)比分析89-91
• 5.3.2 T joints組試件數(shù)值模擬與試驗(yàn)的對(duì)比分析91-94
• 5.3.3 K joints組試件數(shù)值模擬與試驗(yàn)的對(duì)比分析94-96
• 5.4 數(shù)值模擬沖擊的過(guò)程分析96-100
• 5.4.1 直管沖擊過(guò)程分析96-97
• 5.4.2 T型管節(jié)點(diǎn)沖擊過(guò)程分析97-99
• 5.4.3 K型管節(jié)點(diǎn)沖擊過(guò)程分析99-100
• 5.5 沖擊參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)碰撞性能的影響100-102
• 5.6 本章小結(jié)102-104
• 第六章 船舶-自升式海洋平臺(tái)整體碰撞模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)104-117
• 6.1 引言104
• 6.2 整體平臺(tái)碰撞模型的簡(jiǎn)化方法104-109
• 6.2.1 整體平臺(tái)碰撞模型104-105
• 6.2.2 單樁腿碰撞模型105-106
• 6.2.3 節(jié)距碰撞模型106-107
• 6.2.4 三種模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析107-109
• 6.3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ统醪皆O(shè)計(jì)109-113
• 6.3.1 平臺(tái)模型的選取109-110
• 6.3.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂s尺110
• 6.3.3 試件材料選取110-111
• 6.3.4 試件尺寸設(shè)計(jì)111-112
• 6.3.5 工裝設(shè)計(jì)112-113
• 6.4 測(cè)量對(duì)象及方案113-116
• 6.4.1 試驗(yàn)中需要測(cè)量的變量113-114
• 6.4.2 測(cè)量?jī)x器選擇114-115
• 6.4.3 平臺(tái)整體碰撞模型試驗(yàn)方案115-116
• 6.5 本章小結(jié)116-117
• 結(jié)論117-120
• 參考文獻(xiàn)120-125
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文125-126
• 致謝126

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本文編號(hào)：1063698