深水自升式平臺動力響應(yīng)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、近年來隨著深海石油勘探的發(fā)展,海洋工程裝備逐步成為研究的熱點方向。研究深水自升式鉆井平臺,對于打破國外技術(shù)壟斷形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,提高我國深海石油開發(fā)能力、加快發(fā)展海洋工程產(chǎn)業(yè)具有重要意義。本文針對某型號桁架腿深水自升式鉆井平臺,重點研究了其整體靜動態(tài)特性,并對自升式鉆井平臺進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,這對提高自升式平臺的設(shè)計水平具有重要意義。本文研究的主要內(nèi)容包括:
　　1.以有限元法的基本思想和基本概念為基礎(chǔ),通過時域繞射理論和柔性

2、結(jié)構(gòu)等效非線性系統(tǒng)方程,研究自升式平臺非線性動力分析的方法。采用非線性波浪理論Stokes五階波理論和Morison公式,研究環(huán)境載荷中波浪載荷的計算方法。
　　2.針對桁架腿深水自升式鉆井平臺,運用APDL語言建立參數(shù)化幾何模型和有限元模型。通過有限元分析軟件ANSYS,分別模擬風(fēng)暴自存工況和正常作業(yè)工況下自升式平臺的工作性能,研究其靜力學(xué)特性。
　　3.運用BlockLanzcos法獲得自升式平臺的振型和固有頻率,并采用

3、Newmark逐步積分法研究平臺整體在極端波浪作用下的瞬態(tài)動力響應(yīng),計算其動力分析的放大系數(shù)。通過隨機振動分析,研究了在隨機波浪載荷作用下,平臺結(jié)構(gòu)對隨機載荷的動力響應(yīng),并按照Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累積損傷定律區(qū)間法,進行隨機疲勞壽命計算。
　　4.研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論方法:零階方法和一階方法。通過定義設(shè)計變量弦桿中心距、弦桿壁厚、水平桿節(jié)距和水平桿壁厚,對自升式平臺尺寸和形狀進行優(yōu)化,得到最優(yōu)化結(jié)果,