超大型浮式結(jié)構(gòu)物動(dòng)力響應(yīng)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究.pdf

1、地球上海洋的面積超過70％以上。隨著地球人口的爆發(fā)式增長(zhǎng)和工業(yè)的發(fā)展,需要消耗大量的資源和開發(fā)空間,地球陸地上的所有資源和空間已基本被開發(fā)并消耗殆盡,人類急需要依靠開發(fā)海洋來滿足人類對(duì)空間和資源的需求。對(duì)海洋油氣資源、海洋空間和海底礦產(chǎn)的開發(fā)將成為日后世界各國競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。日本對(duì)海洋空間的開發(fā)研究處于世界前列,已經(jīng)建造了海上浮式石油儲(chǔ)備基地并對(duì)海上機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了海上實(shí)驗(yàn)研究。目前在開發(fā)海洋空間領(lǐng)域的研究方面,超大型浮式結(jié)構(gòu)物的研究是海洋工程界

2、的熱點(diǎn)之一。超大型浮式結(jié)構(gòu)物可以用作海上城市、海上機(jī)場(chǎng)、浮式港口、軍用海上移動(dòng)基地等[1]。相信在不久的將來超大型浮式結(jié)構(gòu)物將不再是設(shè)想。
　　海上移動(dòng)基地(Mobile Off shore Base,MOB)是一座由一系列半潛式模塊組成的超大型海上浮式結(jié)構(gòu)物。在目前MOB的概念設(shè)計(jì)中,連接器由于承受巨大的載荷因而成為設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)難題。精確計(jì)算連接器的動(dòng)力特性已成為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。本文的研究成果對(duì)連接器以及錨鏈的初步設(shè)計(jì)具有

3、一定的參考價(jià)值。
　　本文利用RMFC剛性模塊柔性連接器模型,基于勢(shì)流理論對(duì)半潛式海上移動(dòng)基地進(jìn)行三維水動(dòng)力分析。本文詳細(xì)描述了剛性模塊柔性連接器模型的數(shù)學(xué)計(jì)算方法,在深入理解數(shù)學(xué)計(jì)算方法的前提下,利用matlab編制計(jì)算程序。利用SESAM軟件中GeniE模塊建立超大型浮體Panel模型,導(dǎo)入到HydroD中。分別以3、5、7個(gè)模塊MOB模型為對(duì)象計(jì)算了8個(gè)浪向角和46個(gè)頻率規(guī)則波下的各個(gè)浮體水動(dòng)力系數(shù)和波浪載荷,并提取頻域下的

4、水動(dòng)力系數(shù)。導(dǎo)入程序計(jì)算了超大型浮式結(jié)構(gòu)各個(gè)模塊在規(guī)則波和不規(guī)則波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和連接載荷動(dòng)力響應(yīng)。
　　本文分析了考慮浮體間相互影響和不考慮浮體間相互影響兩種不同計(jì)算方法、不同連接器剛度和不同浪向、不同海況下超大型浮式結(jié)構(gòu)模塊運(yùn)動(dòng)和連接器動(dòng)力響應(yīng),并重點(diǎn)論述了不同模塊個(gè)數(shù)對(duì)連接器載荷的影響,驗(yàn)證了以上各種因素對(duì)連接器具有比較顯著的影響。
　　本文根據(jù)載荷時(shí)間歷程,利用S-N曲線和Miner線性損傷理論計(jì)算了一種剛性連接器的

5、疲勞壽命和和疲勞可靠性,最后計(jì)算出疲勞失效概率。
　　最后對(duì)超大型浮式結(jié)構(gòu)物進(jìn)行基于船舶碰撞和連接器疲勞失效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。按照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一般流程,即風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)頻率和風(fēng)險(xiǎn)后果分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)MOB進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究,并提出降低事故發(fā)生頻率和減小事故破壞后果的措施。利用船舶碰撞概率數(shù)學(xué)模型計(jì)算MOB碰撞概率,分析了MOB連接器的主要失效事件,計(jì)算了事故發(fā)生的概率和失效后引起的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)值,得出的風(fēng)險(xiǎn)值位于ALARP(最低合