發(fā)布時(shí)間：2020-07-18 10:44

【摘要】： 隨著能源需求量的日益增加，海洋采油平臺(tái)的設(shè)計(jì)尤為重要，其中海冰對(duì)海洋平臺(tái)的威脅成為科研人員關(guān)注的課題。為避免冰激振動(dòng)，以顯示動(dòng)力分析軟件LS-DYNA為工具，模擬了海冰和海洋平臺(tái)錐體抗冰結(jié)構(gòu)相互作用的破碎過程。 通過斷裂過程的模擬得到了海冰彎曲斷裂過程，模擬結(jié)果和現(xiàn)場觀測一致。海冰的破碎長度符合實(shí)測結(jié)果。同時(shí)模擬結(jié)果給出了冰荷載時(shí)程曲線，呈現(xiàn)與實(shí)測結(jié)果一致的三角形脈沖形式。模擬得到了平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)振動(dòng)的位移和加速度響應(yīng)信息。 通過數(shù)值模擬對(duì)海冰斷裂過程和冰荷載的影響因素進(jìn)行分析。首先分析了冰錐接觸寬度對(duì)破壞模式和斷裂長度的影響，結(jié)果顯示冰錐接觸寬度不是破壞模式轉(zhuǎn)變的主要因素，對(duì)斷裂長度的影響不大。同時(shí)分析了錐體角度、海冰厚度、彈性模量和海冰速度對(duì)海冰斷裂行為的影響程度。針對(duì)科研人員關(guān)心的冰錐交界處的破碎情況進(jìn)行了分析，結(jié)果表明在冰錐交界處沒有發(fā)生像海冰與直立結(jié)構(gòu)相互作用一樣的擠壓破碎情況，海冰仍然表現(xiàn)為彎曲斷裂，但冰荷載峰值略高。 文章最后一部分對(duì)海冰和渤海JZ20-2海域的MUQ中北和NW北高兩個(gè)現(xiàn)役海洋平臺(tái)的相互作用過程進(jìn)行模擬。結(jié)果顯示出與實(shí)測相近的海冰斷裂情況、海冰的斷裂長度、冰荷載以及平臺(tái)振動(dòng)信息，為海洋平臺(tái)抗冰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：P752
【圖文】：

冰晶平行熱流方向生長，常呈柱狀。粒徑在10Infn左右，粒徑冰在5一20cm厚的生長過程中，C軸結(jié)晶方位隨深度連續(xù)變化并趨向m以下的冰層，C軸優(yōu)選方位完全平行冰面，冰的粒徑大小不等。型柱狀海冰結(jié)構(gòu)本身決定了其物理性質(zhì)的各向異性，垂直和平行冰同。為說明問題需要，設(shè)定晶體C軸方向?yàn)槠叫杏诒娣较�。海冰料，存在韌脆轉(zhuǎn)變特性，處于韌性區(qū)和脆性區(qū)的海冰性質(zhì)不同，破壞點(diǎn)因其所受荷載不同而有所差別。強(qiáng)度的抗壓強(qiáng)度主要受應(yīng)變率的影響，其壓縮破壞有韌性破壞和脆性破℃范圍內(nèi)，S2型海冰的韌脆過渡區(qū)的:范圍在1、10一‘一3、10一，:一，之較快時(shí)(一般應(yīng)超過10.3)出現(xiàn)脆性破壞。平整冰水平方向單軸壓縮強(qiáng)直方向和水平方向單軸壓縮強(qiáng)度均值的比值約為3.0一2.4。此外鹽度壓縮強(qiáng)度有所影響【3‘]。一

海冰與錐體抗冰平臺(tái)相互作用的數(shù)值分析裂韌度較低，出現(xiàn)裂紋極易擴(kuò)展，海冰拉伸強(qiáng)度的測量一成果表明，拉伸強(qiáng)度受應(yīng)變率影響不顯著，或者說拉伸強(qiáng)度一般情況均是脆性破壞，只有當(dāng)速率低于10一時(shí)才是韌性平方向的拉伸強(qiáng)度在0.4到0.7MPa之間，垂直方向拉伸載方向和鹽水體積的變化對(duì)拉伸強(qiáng)度有很大影響。

圖2.5拋物線失效準(zhǔn)則Ralston(1978)Fig.2.5ParaboliefailureeriterionbyRalston(1的建立作用的彎曲斷裂過程可以描述為:無限大構(gòu)運(yùn)動(dòng)，冰排前緣首先與錐體相互接觸擠升，此時(shí)冰排受到一個(gè)垂直于錐體斜面的力和垂直于冰排平面的豎向力，冰沿著錐體抬起的部分還受到重力作用，這樣冰排平力和豎向力不斷增加直到冰排斷裂破碎曲斷裂過程分為三個(gè)階段:彎曲破壞階段、

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 袁正國;內(nèi)河冰凌力學(xué)性能及其對(duì)橋墩撞擊力作用的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 單思鏑;河冰對(duì)橋墩撞擊作用的數(shù)值模擬分析[D];東北林業(yè)大學(xué);2011年

2 張連麗;錐體結(jié)構(gòu)冰載荷數(shù)值模擬方法探索[D];天津大學(xué);2010年

3 王賓;遼東灣海水與平臺(tái)相互作用研究[D];中國石油大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2760783