本文關(guān)鍵詞：深水自升式海洋平臺(tái)碰撞性能研究

  更多相關(guān)文章： 自升式海洋平臺(tái) 材料校準(zhǔn) 模型化技術(shù) 碰撞性能 數(shù)值仿真

【摘要】：經(jīng)濟(jì)全球化使人口、資源、環(huán)境等面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。尤其是隨著陸地資源的日漸減少,能源短缺問題顯得尤為突出,而海洋擁有充足的油氣能源,可以有效的解決能源短缺問題,因此進(jìn)入海洋油氣時(shí)代顯得勢(shì)在必行。如今,自升式鉆井平臺(tái)作為海上油氣開采的主力軍,占海上移動(dòng)式平臺(tái)的60%以上,且接近88%的平臺(tái)服役期已超過20年。此外,通過對(duì)海上平臺(tái)損傷原因過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),31%的損傷是由碰撞引起的,且每年有大約0.15%的海洋平臺(tái)遭受各種各樣的碰撞而不得不停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行維修,同時(shí),碰撞事故不僅會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至還有可能造成環(huán)境污染及人員傷亡等災(zāi)難性后果。因此,在新一輪自升式鉆井平臺(tái)的研發(fā)設(shè)計(jì)過程中,開展相關(guān)碰撞性能研究,為相關(guān)規(guī)范制定提供依據(jù),對(duì)于保證平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全性勢(shì)在必行。本論文以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目為背景,首先,基于船舶與海洋結(jié)構(gòu)典型材料力學(xué)性能試驗(yàn),開展了材料動(dòng)態(tài)非線性輸入的校準(zhǔn)研究,并通過結(jié)構(gòu)的落錘沖擊試驗(yàn),驗(yàn)證完善仿真分析技術(shù)的可靠性;然后,開展了自升式平臺(tái)碰撞仿真的模型化技術(shù)研究,著重解決大型自升式海洋平臺(tái)在建模和計(jì)算分析過程中遇到的問題,建立了準(zhǔn)確高效的仿真分析方法;最后,基于仿真分析技術(shù),開展了船舶與自升式海洋平臺(tái)的碰撞性能分析,并系統(tǒng)研究各碰撞參數(shù)對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)碰撞性能的影響規(guī)律,全面評(píng)估自升式海洋平臺(tái)的碰撞性能。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)歸納整理了相關(guān)碰撞事故數(shù)據(jù)及規(guī)范要求,通過分析各工況對(duì)工作平臺(tái)的危害性確定船舶與自升式海洋平臺(tái)碰撞事故的典型計(jì)算場(chǎng)景,為后續(xù)碰撞性能評(píng)估提供了基礎(chǔ)。(2)開展了船舶與自升式海洋平臺(tái)碰撞問題數(shù)值仿真校準(zhǔn)研究�；诤Ｑ蠊こ探Y(jié)構(gòu)典型材料準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)結(jié)果,修正校準(zhǔn)了仿真計(jì)算中直接影響計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的材料非線性參數(shù),給出了計(jì)及材料硬化及應(yīng)變率敏感性影響的材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線和材料單元最大失效應(yīng)變修正曲線,并通過開展船體板架結(jié)構(gòu)落錘沖擊試驗(yàn)及其仿真分析,驗(yàn)證了仿真分析方法的可靠性。(3)以自升式海洋平臺(tái)典型節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象,提出了適用于自升式海洋平臺(tái)碰撞性能分析的“板-梁”耦合技術(shù),通過對(duì)“板-梁”耦合模型及板殼模型進(jìn)行碰撞對(duì)比研究,驗(yàn)證其可靠性;針對(duì)碰撞問題對(duì)桁架式樁腿與地基的相互作用進(jìn)行系統(tǒng)的研究,探討桁架式樁腿自升式平臺(tái)等效約束情況,通過對(duì)比“樁-土”耦合模型、鉸支約束模型和剛性固定約束模型的碰撞計(jì)算結(jié)果,確定在研究大型桁架式平臺(tái)碰撞問題時(shí)可以采用鉸支約束來代替土壤對(duì)樁的約束作用。(4)以某深水自升式海洋平臺(tái)為研究對(duì)象,分析其在典型碰撞場(chǎng)景下的碰撞力、損傷變形、能量吸收等關(guān)鍵參數(shù),評(píng)估其碰撞性能。研究發(fā)現(xiàn),平臺(tái)的碰撞損傷具有明顯的局部特性,碰撞區(qū)域的弦桿和撐桿以彎曲失穩(wěn)為主,其中撐桿為主要的吸能構(gòu)件,位于水平撐桿和弦桿連接節(jié)點(diǎn)位置的單元出現(xiàn)斷裂失效。(5)通過改變撞擊參數(shù)(如撞擊船質(zhì)量、初速度、撞擊角度等),研究撞擊參數(shù)對(duì)平臺(tái)碰撞性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),隨著撞擊船質(zhì)量和撞擊船速度的增加,帶來了的沖擊能量也越大,碰撞區(qū)域結(jié)構(gòu)的損傷變形越來越嚴(yán)重;隨著撞擊角度變大,平臺(tái)結(jié)構(gòu)的變形吸能逐漸減少,而平臺(tái)動(dòng)能逐漸增加。
【關(guān)鍵詞】：自升式海洋平臺(tái) 材料校準(zhǔn) 模型化技術(shù) 碰撞性能 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)】：U674.381
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 主要符號(hào)說明13-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 研究背景與意義14-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外船舶與海洋結(jié)構(gòu)物碰撞的研究現(xiàn)狀16-24
• 1.2.1 碰撞力學(xué)外部機(jī)理16-17
• 1.2.2 碰撞力學(xué)內(nèi)部機(jī)理17-22
• 1.2.3 流-固耦合碰撞機(jī)理22-23
• 1.2.4 樁-土相互作用研究23-24
• 1.3 本文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)24-26
• 1.3.1 本文主要工作24-25
• 1.3.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)25-26
• 第二章 船舶與自升式海洋平臺(tái)碰撞仿真方法研究26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 船舶與自升式海洋平臺(tái)碰撞非線性有限元法26-28
• 2.3 船舶與自升式海洋平臺(tái)碰撞仿真模型化技術(shù)28-30
• 2.3.1 模型分析方法28-29
• 2.3.2 模型的建立29
• 2.3.3 模型網(wǎng)格的劃分29-30
• 2.3.4 接觸與穿透30
• 2.3.5 計(jì)算過程中可能遇到的問題30
• 2.4 船舶與自升式海洋平臺(tái)碰撞仿真場(chǎng)景分析30-35
• 2.4.1 碰撞事故的歷史統(tǒng)計(jì)31-33
• 2.4.2 碰撞場(chǎng)景的規(guī)范要求33-34
• 2.4.3 碰撞典型場(chǎng)景34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 船舶與自升式海洋平臺(tái)碰撞問題數(shù)值仿真校準(zhǔn)研究36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 材料非線性仿真輸入校準(zhǔn)分析36-44
• 3.2.1 材料準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)36-38
• 3.2.2 材料非線性仿真輸入分析38-44
• 3.3 仿真分析方法驗(yàn)證44-48
• 3.3.1 落錘沖擊試驗(yàn)45
• 3.3.2 落錘沖擊仿真模擬45-46
• 3.3.3 碰撞結(jié)果對(duì)比分析46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 自升式海洋平臺(tái)碰撞問題的模型化技術(shù)研究50-70
• 4.1 引言50
• 4.2“板-梁”耦合技術(shù)50-56
• 4.2.1 碰撞有限元模型50-52
• 4.2.2 結(jié)果對(duì)比分析52-56
• 4.3“樁-土”耦合技術(shù)56-68
• 4.3.1 土體本構(gòu)56-60
• 4.3.2 碰撞有限元模型60-64
• 4.3.3 結(jié)果對(duì)比分析64-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 第五章 自升式海洋平臺(tái)碰撞性能研究70-96
• 5.1 引言70
• 5.2 自升式海洋平臺(tái)碰撞性能分析70-77
• 5.2.1 碰撞有限元模型70-72
• 5.2.2 仿真計(jì)算結(jié)果及分析72-77
• 5.3 撞擊參數(shù)對(duì)平臺(tái)碰撞性能的影響77-93
• 5.3.1 撞擊船質(zhì)量77-80
• 5.3.2 撞擊船速度80-84
• 5.3.3 撞擊角度84-88
• 5.3.4 撞擊形式88-90
• 5.3.5 船艏形式90-93
• 5.4 本章小結(jié)93-96
• 第六章 總結(jié)與展望96-100
• 6.1 主要研究工作及結(jié)論96-97
• 6.2 進(jìn)一步的研究工作展望97-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文104-106
• 致謝106

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郝琪;吳勝軍;馬迅;;結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)車輛薄壁結(jié)構(gòu)碰撞性能影響的研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2007年02期

2 ;強(qiáng)化汽車碰撞性能的尼龍材料[J];國(guó)外塑料;2011年11期

3 孫成智,陳關(guān)龍,林忠欽;沖壓成形工藝對(duì)薄壁構(gòu)件碰撞性能影響的仿真研究[J];汽車工程;2004年02期

4 郝琪;吳勝軍;;基于數(shù)值模擬的薄壁構(gòu)件碰撞性能研究及焊接影響[J];湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2006年01期

5 郝琪;金信p，

本文編號(hào)：535829