【摘要】：能源是人類(lèi)社會(huì)不斷進(jìn)步和發(fā)展的必要條件,為了尋找新的油氣資源,人們將目光投向浩瀚的海洋,而海洋平臺(tái)作為開(kāi)發(fā)海上油氣所必須的裝備,其發(fā)展速度不斷加快。然而海洋平臺(tái)所服役的工作環(huán)境常常十分惡劣,地震、海浪、颶風(fēng)、冰山撞擊等諸多不利因素都會(huì)使海洋平臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng),當(dāng)振動(dòng)達(dá)到一定幅度時(shí)會(huì)造成海工設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)失常,工作人員心理焦慮,甚至是倒塌和傾覆等嚴(yán)重后果。因此,對(duì)自升式平臺(tái)的整體振動(dòng)特性進(jìn)行研究是十分必要的。本文對(duì)渤海海域某自升式海洋平臺(tái)的振動(dòng)特性進(jìn)行分析并建立相似模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn),研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:1、參照莫氏方程,以本文的研究對(duì)象渤海某自升式海洋平臺(tái)為例,計(jì)算出其在波浪作用下的所受到的最大水平波浪力合力以及最大水平合波力矩,并繪制了其關(guān)于不同相位角的合力以及最大水平合波力矩關(guān)系函數(shù)。該自升式海洋平臺(tái)的四條樁腿在前樁腿相位角θ為40°時(shí)受最大水平合波力與最大水平合波力矩,數(shù)值分別為2.33MN與55.892MN?m。2、以渤海海域某深水自升式海洋平臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)為基礎(chǔ),建立三維模型,設(shè)計(jì)并建造出一個(gè)適用水深和海況相同的實(shí)驗(yàn)測(cè)試模型。振動(dòng)模型的總高度為500mm,主船體為100×150×50(mm)的長(zhǎng)方形平臺(tái),配重塊尺寸為50×50×50(mm),樁腿處使用直徑6mm的管材替代。3、借助莫氏方程計(jì)算出的波浪載荷,對(duì)正常工作工況下,受到不同相位角θ波浪載荷所作用的自升式海洋平臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。其中,當(dāng)自升式海洋平臺(tái)受到最大水平合波力矩與最大水平合波力矩作用,即前樁腿相位角θ為40°時(shí),船體產(chǎn)生的最大位移為4.747cm;θ為60°時(shí),樁腿處將承受最大應(yīng)力,大小為15.216Mpa;在靜力學(xué)分析中,自升式海洋平臺(tái)上的位移隨著自身高度的增加而逐漸變大,并且整體表現(xiàn)出隨風(fēng)浪載荷作用向Y軸方向傾斜的趨勢(shì)。4、對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析,主要包括模態(tài)分析、響應(yīng)譜分析和流固耦合分析。其中,模態(tài)分析得出海洋平臺(tái)的前三階固有頻率分別為6.10Hz、6.12Hz和14.73Hz,平臺(tái)的前三階振型分別為沿X、Y方向的振動(dòng),以及繞Z軸方向的扭轉(zhuǎn)振動(dòng);在地震載荷響應(yīng)譜分析中,模擬海洋平臺(tái)在EL-Centro NS波與Taft EW波作用下的響應(yīng),分析顯示自升式海洋平臺(tái)在EL-Centro NS波與Taft EW波作用下的位移峰值分別是0.2462m與0.2745m;在考慮流固耦合的模態(tài)分析中,自升式海洋平臺(tái)在水槽中的振型同模態(tài)分析的結(jié)果一致,前三階固有頻率均有所降低,分別是5.85Hz、5.86Hz和14.56Hz,且流固耦合對(duì)海洋平臺(tái)模態(tài)頻率的影響隨著階次增加而降低。5、規(guī)劃并進(jìn)行海洋平臺(tái)相似模型振動(dòng)模態(tài)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)包括錘擊法模態(tài)試驗(yàn)與激振臺(tái)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)兩部分。錘擊法模態(tài)試驗(yàn)中,所得前三階固有頻率分別是7.8Hz、97.05Hz、136.17Hz,振型分別為沿X方向的振動(dòng),沿Y方向的振動(dòng),以及繞Z軸方向的,與有限元分析結(jié)果存在較大差異。而在激振臺(tái)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,測(cè)得模態(tài)參數(shù)是一階為X軸方向4.43Hz,二階為Y軸方向5.06Hz,證明了有限元分析的準(zhǔn)確性與激振臺(tái)實(shí)驗(yàn)的正確性,而錘擊法實(shí)驗(yàn)則因模型彈性吸收存在較大誤差;此外在激振臺(tái)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,自升式平臺(tái)模型在EL-Centro NS波的作用下的位移峰值為Y方向上的18.8045mm;在Taft EW波的作用下,自升式平臺(tái)模型的的位移峰值為20.4918mm,同樣在Y方向上。這與響應(yīng)譜分析結(jié)果基本一致。本文綜合運(yùn)用波浪載荷理論、有限元分析和實(shí)驗(yàn)研究,分析研究了自升式海洋平臺(tái)的振動(dòng)特性,為研究TMD減振裝置對(duì)海洋平臺(tái)的振動(dòng)控制效果奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【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(lèi)號(hào)】：P75;TB53

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 盧林松;勝利油田海洋平臺(tái)世界一流[J];海洋石油;2004年03期

2 ;1973年—1984年國(guó)內(nèi)外大型海洋平臺(tái)原型振動(dòng)試驗(yàn)名錄[J];世界地震工程;1985年03期

3 孫東昌,潘斌;海洋平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)與建造的研討[J];中國(guó)海洋平臺(tái);2000年01期

4 倪嘉政;海洋平臺(tái)建造質(zhì)量控制的工人培訓(xùn)[J];中國(guó)海洋平臺(tái);2003年06期

5 何v浝，

本文編號(hào)：2346912