深水浮式平臺鉆機井架在海洋環(huán)境載荷和平臺運動條件下會受到較大的動態(tài)載荷。為評價浮式平臺運動對井架動力響應的影響,以某海洋浮式平臺及其配套的塔型井架為依據(jù),按照相似原理設(shè)計了井架模型及其平臺的6自由度運動條件,利用大型地震模擬試驗臺陣系統(tǒng)實施了動態(tài)井架試驗;對振動臺沿6個自由度方向單獨激勵以及模擬作業(yè)工況、生存工況和設(shè)計生存工況的6自由度耦合激勵條件下井架各測點的加速度和動態(tài)應變進行測試。發(fā)現(xiàn)井架對于縱搖和垂蕩激勵最敏感,而對艏搖激勵不敏感;鉤載的變化對井架動態(tài)響應的影響不大;基于平臺在風浪流沿不同方向入射的運動響應,發(fā)現(xiàn)在迎風迎浪迎流條件下井架的動態(tài)響應幅值最大,受力狀況最惡劣。 

【文章來源】：西南石油大學學報(自然科學版). 2017,39(04)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖１安裝在振動臺上的井架模型??Ｆｉｇ．?１?Ｄｅｒｒｉｃｋ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎｓｔａｌｌｅｄ?ｏｎ?ｓｈａｋｉｎｇ?ｔａｂｌｅ??

型井架的運動響應情況，在模??型井架頂端的４根橫梁、Ｖ大Ｉ＇〗對側(cè)和絞車側(cè)的主??要橫梁上共布置丨４個加速度傳感器，測試模型在??兩個水平方向Ｕ向和．Ｖ向）的動態(tài)響應；在振動臺臺??面上布置３個加速度傳感器，測量振動臺沿３個坐??標方向的加速度響應，對比振動臺的輸出運動與輸??入運動顯示，振動臺的激勵時程與振動反饋基本重??合，滿足試驗要求。??２．２模型加載??模型加載通過以下兩個方面實施：??（１）在模型井架的頂端施加大鉤載荷。鉤載通??過液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)液壓缸的拉力模擬（圖３），此拉力??通過上頂板移至井架頂端，平均施加在井架頂端??的４個節(jié)點上�？紤]井架的最大鉤載、集中力比例??尺以及液缸參數(shù)，施加于模型井架的最大鉤載選為??１４０?ｋＮ〇??圖３模型大鉤載荷加載示意圖??Ｆｉｇ．?３?Ｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｈｏｏｋ?ｌｏａｄ??（２）通過振動臺的運動邊界條件對井架進行加??載。為盡可能準確地模擬并架在海洋浮式平臺運動??條件下的動態(tài)響應，基于某深海浮式平臺在各種工??況（一年一遇的作業(yè)工況、十年一遇的生存工況以??及百年一遇的設(shè)計生存Ｔ．況）、風浪流沿不同方向??入射條件下的運動響應，通過移動平均法對位移時??程數(shù)據(jù)進行光滑并求二階導數(shù)得到其加速度時程，??然后通過線加速度比例尺４＝１／７和角加速度比例??尺也＝１／４９轉(zhuǎn)換為振動臺的加速度時程振動臺的??加速度驅(qū)動邊界條件在下面第３部分給出??３振動臺驅(qū)動條件和測試結(jié)果??在振動臺分別沿縱蕩、橫蕩、垂蕩、橫堯縱搖??和艏搖方向的單自由度驅(qū)動以及振動臺６自由度耦??合驅(qū)動條件下，測量井架各個測點的加速度或應變??隨時間的變化在每個試驗Ｔ．況前

１６２??西南石油大學學報（自然科學版）??２０１７?年??ｄ橫搖?ｅ縱搖?ｆ艏搖??圖４平臺沿著６個單自由度方向激勵的加速度時程曲線??Ｆｉｇ．?４?Ｔｉｍｅ?ｈｉｓｔｏｒｙ?ｏｆ?ｄｒｉｖｉｎｇ?ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ?ａｌｏｎｇ?ｔｈｅ?ｓｉｘ?ＤＯＦｓ??３．１．２加速度響應??在縱蕩最大幅值加速度的激勵條件下（圖４ａ），??井架頂端Ａ－１點與平臺上Ａ－Ｐ點（圖２）的ｘ方向加??速度時程對比見圖５（七一；ｃ方向線加速度，ｍ／ｓ２）。??圖５?ｘ方向的加速度時程對比??Ｆｉｇ．?５?Ｔｉｍｅ?ｈｉｓｔｏｒｙ?ｏｆ?．ｖ－ａｘｉｓ?ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ??綜合圖６所示的功率譜圖可知，井架頂端較之??于平臺的加速度響應，在１８．９９?Ｈｚ處出現(xiàn)一個峰值，??即多了高頻成分，但低頻成分是一致的。其他自由??度方向激勵的情況與之類似。??由于井架的彈性以及結(jié)構(gòu)不對稱，在某一自由??度方向激勵時，其他自由度方向也會出現(xiàn)運動響應，??但幅值很校??３．１．３應變響應??在各單自由度激勵條件下，對比井架大腿上??不同高度測點的動力響應，確定井架受力惡劣的??位置。振動臺以最大縱蕩加速度幅值激勵時（如??圖４ａ）各層特征測點的應變時程如圖７所示，可見第??２層測點２－１的幅值稍小，第３層測點３－１和第４層??測點４－１的振蕩時程基本重合。其他５個自由度方??４０?５０?６０?７０?８０?９０??ｔ／ｓ??ａ縱蕩??４０?５０?６０?７０?８０?９０??ｔ／ｓ??ｂ橫蕩??４０?５０?６０?７０?８０?９０??ｔ／ｓ??ｃ垂蕩??獨驅(qū)動振動臺，按比例改變激勵強度，測取各個測??點的加速度和應

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3447419