Spar平臺具有良好的水動力性能,對于解決陸上油氣資源減少,油氣開采向深海進發(fā)的嚴峻形勢有重要意義,有必要對其性能有充分的認識。此外,在深海環(huán)境下海況復雜,平臺可能會遭遇到過往船只由于操作失誤亦或在�？科脚_時受風、浪、流的影響而產生的撞擊。為此,本文首先對Truss Spar平臺在船舶碰撞下的動力響應進行研究,然后對目標平臺在給定環(huán)境條件下的水動力性能進行數值計算。最后,探討了平臺在碰撞與環(huán)境載荷聯(lián)合作用下的響應情況。海洋平臺在在遭受船舶碰撞過程中的運動響應,具有明顯的非線性動力特性,為研究平臺在遭受船舶碰撞時的運動響應情況,本文選取Truss Spar平臺為分析對象,采用有限元數值仿真方法,利用非線性顯式有限元軟件ANSYS/LS-DYNA對一艘5000噸級補給船與目標平臺的碰撞過程進行數值仿真,碰撞位置為平臺浮筒的水線面位置,仿真結束后得到碰撞力、能量轉化和結構應力的時序結果。對于Truss Spar平臺的水動力性能,文中通過ANSYS軟件建立平臺的三維水動力模型,基于三維勢流理論,將模型導入到水動力軟件AQWA中,利用其中AQWA-LINE模塊計算平臺在不同頻率下的附加質量、附加... 

【文章來源】：江蘇科技大學江蘇省

【文章頁數】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究的目的及意義
    1.2 Spar平臺的研究概況
        1.2.1 Spar平臺發(fā)展簡介及研究現(xiàn)狀
        1.2.2 船舶與海洋平臺碰撞研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內容及方法
    1.4 本文主要創(chuàng)新點
第2章 碰撞數值仿真的基本理論和關鍵技術
    2.1 概述
    2.2 非線性有限元理論
        2.2.1 非線性有限元控制方程
        2.2.2 隱式與顯式求解方法
    2.3 碰撞仿真中的關鍵技術
        2.3.1 材料模型和本構方程
        2.3.2 接觸定義及算法選取
    2.4 特殊求解的控制技術
        2.4.1 沙漏控制技術
        2.4.2 時間步控制
        2.4.3 混合時間積分技術
    2.5 本章小結
第3章 浮式平臺水動力計算原理
    3.1 概述
    3.2 三維勢流理論
        3.2.1 坐標系
        3.2.2 速度勢
    3.3 頻域運動方程
    3.4 水動力參數
        3.4.1 附加質量系數和附加阻尼系數
        3.4.2 一階波浪力
    3.5 時域運動方程
        3.5.1 時域、頻域的分析轉換
        3.5.2 風、流載荷
        3.5.3 運動方程
    3.6 本章小結
第4章 Truss Spar平臺在船舶碰撞下的動力響應分析
    4.1 概述
    4.2 LS-DYNA軟件介紹
        4.2.1 LS-DYNA軟件簡介
        4.2.2 LS-DYNA應用領域
    4.3 碰撞工況的討論
    4.4 碰撞過程中流體影響的處理
    4.5 碰撞模型的建立
        4.5.1 碰撞的有限元模型
        4.5.2 材料模型的選取
        4.5.3 模型邊界條件的施加
    4.6 Truss Spar平臺在船舶碰撞下的動力響應分析
        4.6.1 碰撞過程中系統(tǒng)能量時間歷程分析
        4.6.2 碰撞過程中撞擊力分析
        4.6.3 碰撞過程中結構應力分析
    4.7 本章小結
第5章 Truss Spar平臺水動力性能數值計算
    5.1 概述
    5.2 水動力計算軟件AQWA簡介
    5.3 Truss Spar平臺水動力計算模型的建立
    5.4 Truss Spar平臺頻域分析
        5.4.1 附加質量系數和附加阻尼系數
        5.4.2 運動響應的傳遞函數
        5.4.3 波浪力
    5.5 Truss Spar平臺時域分析
        5.5.1 系泊系統(tǒng)
        5.5.2 環(huán)境荷載
        5.5.3 時域耦合分析結果
    5.6 碰撞力對平臺時域響應的影響
        5.6.1 碰撞力作用下平臺運動響應
        5.6.2 碰撞力作用下平臺系泊纜張力
    5.7 本章小結
結論與展望
    論文總結及結論
    展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]船舶-自升式海洋平臺碰撞相似率研究[J]. 劉昆,包杰,王自力,Wang George.  振動與沖擊. 2016(07)
[2]海上船舶航行中的沖擊模型及參數研究[J]. 顧明,查海波.  艦船科學技術. 2016(04)
[3]基于AQWA的S-Spar平臺動力響應分析[J]. 劉震,黃維平.  船舶力學. 2016(Z1)
[4]自升式平臺直管結構碰撞模型試驗與仿真分析[J]. 劉昆,包杰,王自力,王革.  艦船科學技術. 2015(S1)
[5]LS-DYNA軟件對某半潛式海洋平臺發(fā)生碰撞的分析[J]. 劉平,王林.  解放軍理工大學學報(自然科學版). 2015(05)
[6]垂蕩板對傳統(tǒng)Spar平臺水動力特性的影響[J]. 周國龍,葉舟,成欣,李春.  水資源與水工程學報. 2015(04)
[7]桁架式Spar平臺與系泊/立管系統(tǒng)的全時域非線性耦合動態(tài)分析[J]. 楊敏冬,滕斌,寧德志,時忠民.  船舶力學. 2015(07)
[8]考慮非線性系泊力Truss Spar平臺耦合運動分析[J]. 張良,李紅霞,毋曉妮.  中國海洋平臺. 2015(01)
[9]新型多立柱式Spar平臺渦激運動特性研究[J]. 蘇云龍,楊建民,呂海寧,彭濤.  海洋工程. 2015 (01)
[10]Spar平臺主體垂蕩-月池流體耦合運動模型試驗研究[J]. 劉利琴,張永恒,滿金雙,劉春媛,何鑫.  哈爾濱工程大學學報. 2015(03)

博士論文
[1]Spar平臺垂蕩—縱搖耦合非線性運動特性研究[D]. 張海燕.天津大學 2008
[2]海洋平臺結構碰撞損傷及可靠性與疲勞壽命評估研究[D]. 龔順風.浙江大學 2003

碩士論文
[1]重力式平臺受船舶撞擊作用的損傷特性及優(yōu)化[D]. 王文博.中國海洋大學 2015
[2]新型SPAR平臺的可靠性分析與安全性評估研究[D]. 石佳睿.上海交通大學 2015
[3]船舶與自升式平臺碰撞的動力特性研究[D]. 金夢菊.武漢理工大學 2013
[4]海洋平臺結構碰撞分析及安全性研究[D]. 胡永利.哈爾濱工程大學 2012



本文編號：3482772