【摘要】：隨著社會(huì)工業(yè)化的快速發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的不斷提高,石油等自然資源的消耗逐漸增多,日益增長(zhǎng)的石油需求與逐漸枯竭的陸地石油之間的矛盾迫使人們將目光投向海洋。海洋石油儲(chǔ)量豐富,多數(shù)集中在大陸架上,具有巨大的開(kāi)發(fā)前景。用來(lái)開(kāi)采海洋石油的海上油氣平臺(tái),被稱為海洋平臺(tái)。相較陸地設(shè)施來(lái)說(shuō),海洋平臺(tái)具有自然環(huán)境惡劣、空間狹小、投資大、技術(shù)要求高等特點(diǎn),海洋平臺(tái)壓力容器泄露、平臺(tái)倒塌、火災(zāi)爆炸等事故的發(fā)生將會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡,海洋平臺(tái)安全事故的高風(fēng)險(xiǎn)性和高危害性致使其需要更加完善的安全措施。針對(duì)海洋平臺(tái)自然環(huán)境惡劣的特點(diǎn),選取目前在我國(guó)渤海及黃海海域成為控制載荷的冰載荷,進(jìn)行冰激振動(dòng)下海洋平臺(tái)的動(dòng)力響應(yīng)和安全性分析,具有一定的工程意義。從海冰力學(xué)性質(zhì)、海冰破壞類型和冰激振動(dòng)理論三方面入手,簡(jiǎn)要分析海冰的力學(xué)性質(zhì),針對(duì)海冰的破壞類型給出擠壓、彎曲和屈區(qū)狀態(tài)下冰力的計(jì)算公式,對(duì)比三種冰激振動(dòng)理論,為分析海洋平臺(tái)動(dòng)力響應(yīng)提供理論基礎(chǔ)。總結(jié)靜冰力的完全經(jīng)驗(yàn)公式和半經(jīng)驗(yàn)半理論公式,建立動(dòng)冰力函數(shù)模型,根據(jù)海洋平臺(tái)環(huán)境參數(shù)測(cè)算冰力遮蔽效應(yīng)以及平臺(tái)阻尼,為海洋平臺(tái)環(huán)境載荷提供了計(jì)算方法。采用ANSYS軟件建立海洋平臺(tái)模型,對(duì)冰激振動(dòng)下海洋平臺(tái)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到海洋平臺(tái)的振型圖以及極端冰工況下海洋平臺(tái)的動(dòng)力響應(yīng)參數(shù)。加載不同冰速、冰厚下海洋平臺(tái)的載荷參數(shù),對(duì)比分析不同冰速與冰厚對(duì)平臺(tái)動(dòng)力響應(yīng)的影響。模擬分析的結(jié)果為海洋平臺(tái)安全性分析提供數(shù)據(jù)支持。根據(jù)模擬分析數(shù)據(jù)對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行安全性分析,建立海洋平臺(tái)的可靠性模型,計(jì)算海洋平臺(tái)冰振下的疲勞壽命,并采用道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)平臺(tái)的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性以及危害后果進(jìn)行評(píng)價(jià),針對(duì)極端冰工況下海洋平臺(tái)的安全補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行一定的修正。
[Abstract]:With the rapid development of social industrialization and the continuous improvement of people's material living standard, the consumption of natural resources such as oil is gradually increasing. The conflict between growing oil demand and dwindling land oil forces people to look to the sea. The offshore oil reserves are abundant, most of them are concentrated on the continental shelf. Offshore oil and gas platforms used to exploit offshore oil are called offshore platforms. Compared with land facilities, offshore platforms are characterized by poor natural environment, narrow space, large investment, high technical requirements, leakage of pressure vessels and collapse of platforms. Accidents such as fire and explosion will cause huge property losses and casualties. The high risk and harm of offshore platform safety accidents lead to the need for more perfect safety measures. In view of the bad natural environment of offshore platform, it is of engineering significance to select the ice load which is used to control the load in Bohai Sea and Huang Hai Sea area of China, and to analyze the dynamic response and safety of offshore platform under ice-induced vibration. Starting with the mechanical properties of sea ice, the types of sea ice failure and the theory of ice induced vibration, the mechanical properties of sea ice are briefly analyzed, and the calculation formulas of ice force in the state of compression, bending and bending are given for the failure type of sea ice. The comparison of three ice-induced vibration theories provides a theoretical basis for analyzing the dynamic response of offshore platforms. The complete empirical formula and semi-empirical semi-theoretical formula of static ice force are summarized, and the dynamic ice force function model is established. The ice force shielding effect and platform damping are calculated according to the environmental parameters of the offshore platform, which provides a calculation method for the environmental load of the offshore platform. The dynamic response of offshore platform under ice-induced vibration is numerically simulated by using ANSYS software. The vibration pattern of offshore platform and the dynamic response parameters of offshore platform under extreme ice condition are obtained. The influence of different ice velocity and thickness on the dynamic response of the platform is analyzed by comparing the loading parameters of the offshore platform under different ice speeds and ice thickness. The results of simulation analysis provide data support for offshore platform safety analysis. According to the data of simulation analysis, the safety of offshore platform is analyzed, the reliability model of offshore platform is established, and the fatigue life of offshore platform under ice vibration is calculated. The fire and explosion hazard and its consequences of the platform are evaluated by the chemical fire explosion risk index evaluation method, and the safety compensation coefficient of the offshore platform under extreme ice condition is modified to a certain extent.
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE95

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3 譚，

本文編號(hào)：2242943