深水自升式平臺懸臂梁結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化.pdf

1、近年來隨著深海石油勘探的發(fā)展，海洋工程裝備逐漸成為研究的熱點方向。其中，自升式鉆井平臺的應(yīng)用最為廣泛。自升式平臺上的懸臂梁在鉆井作業(yè)中起安放設(shè)備，提供作業(yè)支撐等作用，而且可以連同鉆臺及井架一起移動，有效地提升了平臺的作業(yè)能力和范圍。因此，對懸臂梁結(jié)構(gòu)的研究是很有必要的。
　　本文針對某深水自升式鉆井平臺的懸臂梁結(jié)構(gòu)，重點研究了其靜動態(tài)特性，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這對提高懸臂梁的設(shè)計水平具有重要意義。本文研究的主要內(nèi)容包括：<

2、br>　　1.以有限元理論為基礎(chǔ)，結(jié)合ANSYS軟件對懸臂梁進(jìn)行靜力學(xué)分析。考慮到懸臂梁伸縮和橫移的狀態(tài)，給出工作載荷(包括恒定載荷，鉆井載荷和環(huán)境載荷)的計算方法和分配方式，并提出6種典型的載荷組合工況。通過有限元軟件計算出各工況的應(yīng)力分布和變形結(jié)果，然后根據(jù)規(guī)范使用經(jīng)驗公式校核強(qiáng)度。
　　2.運(yùn)用Block Lanzcos方法提取懸臂梁前10階有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)，以此來預(yù)估懸臂梁的動態(tài)特性。通過建立懸臂梁在作業(yè)狀態(tài)下的力學(xué)模型，推

3、導(dǎo)出振動頻率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，以歸納出影響懸臂梁振動的參數(shù)，更全面地研究其振動特性，避免共振。對該懸臂梁進(jìn)行諧響應(yīng)分析，分析其對受迫振動及環(huán)境激勵的抵抗能力，更客觀地預(yù)見懸臂梁的動態(tài)特性。對懸臂梁進(jìn)行穩(wěn)定性分析，確定該結(jié)構(gòu)的屈曲強(qiáng)度。
　　3.根據(jù)優(yōu)化分析理論，以ANSYS Workbench為優(yōu)化工具，針對懸臂梁的變形作結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析。建立懸臂梁結(jié)構(gòu)在最危險工況下的優(yōu)化模型，以懸臂梁各構(gòu)件的厚度為設(shè)計變量，以靜力學(xué)分析結(jié)果中的最大等效