主发电机基座设计及强度分析
摘 要摘 要由于近年来世界科学经济的高速发展使得世界各国对能源和资源的开发更为活跃与重视，而能源的总储量逐渐减少外加政治、投机等多方面因素，其带来的全球范围内的海洋油气资源争夺战也越来越激烈。因而，紧张的海洋能源现状催生了海洋工程装备的兴起，其中以兼具钻探，生产，生活等功能的海洋平台最为热门。本文主要是以CHMI海洋平台148项目为实例，针对该项目中的主发电机基座的设计与强度分析来进行研究，具体工作开展如下：1.使用AutoCAD软件根据企业给出的结构图设计主机基座，画出其铁舾图；2.将设计好的基座用PATRAN建模，设定边界条件，增加设计载荷等；3.对结果进行整理分析，校核其强度。关键词：主机基座，PATRAN建模，强度分析 目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外海洋工程装备研究现状 2
1.2.1 世界海洋工程装备发展格局 2
1.2.2 海洋采油平台发展过程 2
1.2.3 海工装备发展趋势及挑战 4
1.3 本文主要研究内容 5
第二章 海洋石油944平台主机基座设计介绍 6
2.1 海洋石油944平台结构介绍 6
2.1.1 海洋石油944平台参数 6
2.1.2 海洋石油944平台结构形式 8
2.2 海洋石油944平台主机基座设计介绍 8
第三章 PATRAN软件介绍及 12
3.1 MSC.Software公司的介绍 12
3.2 MSC.Patran介绍 13
3.2 MSC.Nastran介绍 15
3.3本章小结 17
第四章 用PATRAN软件建立模型 18
4.1 主机基座结构建模 18
4.1.1 甲板及底板 18
4.1.2 舱壁和T梁 18
4.1.3 肘板 19
4.1.4 扶强材和加强筋 19
4.2 网格划分 20
4.2.1 单元介绍（Element） 20
4.2.2 网格划分（Mesh） 21
4.3 参数设定 23
4.1 主机基座结构建模 18
4.1.1 甲板及底板 18
4.1.2 舱壁和T梁 18
4.1.3 肘板 19
4.1.4 扶强材和加强筋 19
4.2 网格划分 20
4.2.1 单元介绍（Element） 20
4.2.2 网格划分（Mesh） 21
4.3 参数设定 23
4.3.1 材料设定（Material） 23
4.3.2 物理属性设定（Properties） 25
4.4 施加边界条件 27
4.4.1 固定端约束 28
4.4.2 设备重量 28
4.4.3 甲板设计载荷 29
4.4.4 初始加速度 30
4.4.5 工况设定 31
4.4 本章小结 32
第五章 有限元模型结果数值分析 32
5.1计算报告介绍 33
5.2 设计标准 33
5.2.1 环境标准 33
5.2.2 许用应力 33
5.3 模型描述 34
5.3.1 坐标系的定义 34
5.3.2 有限元模型的单元系统和元素类型 34
5.3.3 结构建模范围 35
5.3.4 船材尺寸和材料 35
5.4边界条件 37
5.5 设计载荷 38
5.5.1 重力载荷 38
5.5.2 甲板载荷 38
5.5.3 设备载荷 38
5.6 工况 41
5.7 结果与结论 42
5.8 结果分析图 42
结 论 49
致 谢 50
参考文献 51
附录一 外文翻译
第一章 绪论
1.1 研究背景
自从进入21实际，全世界各国的科学技术飞速发展, 而飞速发展的同时带来的是对能源资源的需求也急速增长。这种增长主要反应在各国对石油的争夺越来越激烈，由于陆地资源的逐步开发和秉着可持续发展的原则，各国都将目光转移到了海洋油气资源的开发，因此造成了开发海洋油气资源的热潮并使得油价变化而催使着海洋工程装备的高速发展。所以，海洋工程装备的订单在全世界各国的船厂中也不断增加，这促成了海洋工程行业乐观而又积极的前景。因为内陆资源的迅速减少，同时觉醒了保护自然的人们为了满足与世界发展同步的能源消耗，许多世界发达国家的企业已经将油气等能源资源的开发重心向着大海深处转移。现如今石油的价格是世界经济的暴风中心，而深海油气开采已然称为解决金融风暴最热门的话题之一。我国国家政治、经济、军事开发的首要任务与战略重心已逐渐向海洋上转移，而海洋工程技术为我国国防建设和海洋开发提供了科学的理论和装备支持。
目前, 世界各国比较热门并且备受各大型海工企业青睐的深海海洋工程装备主要包括以下几类：海洋石油钻采平台、深海钻采平台辅助装备、水下工程装备、深海运载与作业装备、超大型海洋浮式结构物等[1]。
之前，国家发展改革委在其官方网站披露了《海洋工程装备产业创新发展战略（2011～2020）》[2]。海洋工程装备主要指的是一些工程装备或者辅助作业装备，其功能是针对海洋油气资源勘探、开采、加工、储存、运输等方面的。海洋工程装备拥有以下特点的集先进制造、信息、新材料等高新技术综合体：高技术含量、高投入、高产出、高附加值、高风险。海洋工程装备产业辐射能力强，涉及范围广，可以加快国民经济的发展步伐。海洋工程装备是全面探索开发海洋油气资源的技术基础，是我国新兴产业高端设备制造的发展重点，具有战略意义，同时也为我国船舶工业的调整和振兴指明了方向。未来的十年，是我国海洋工程装备大发展的十年，是我国向深海大进军的十年。
该《海洋工程装备产业创新发展战略（2011～2020）》提出，到2015年的时候我国将初步完善海洋工程装备的设计制造体系，将基本掌握自主设计和总包建造的海洋工程装备先进技术，还有掌握部分世界领先的海洋工程装备的生产制造技术，以及掌握拥有与关键海洋装备配套的设备和系统的核心技术。到2015年的时候，我国自主研发生产制造的海洋工程装备将会满足国家海洋油气资源开发使用的战略需求。到2020年的时候，我国会把总装制造、科研开发、设备供应和技术服务等产业体系完善，鼓励创办有影响的海洋工程装备企业。到时将会掌握先进的海洋工程装备的科学研发技术和生产制造技术，拥有新型海洋工程装备的自主设计能力和生产建造能力，完备海工产业创新体系，提高海工创新能力跻身世界海洋技术前列。
1.2 国内外海洋工程装备研究现状
1.2.1 世界海洋工程装备发展格局
海洋工程一般是指人类为了开发利用海洋资源,通过利用海洋空间而建立起来的工程设施及海上运输设施。因为海洋开发的环境与陆地开发有所不同，所以，海洋工程及其高端技术就成为实现深海油气资源开发的重要手段和关键性技术。
现在的国际形势是谁有能力开采海洋资源,那海洋资源就属于谁。这便形
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外海洋工程装备研究现状 2
1.2.1 世界海洋工程装备发展格局 2
1.2.2 海洋采油平台发展过程 2
1.2.3 海工装备发展趋势及挑战 4
1.3 本文主要研究内容 5
第二章 海洋石油944平台主机基座设计介绍 6
2.1 海洋石油944平台结构介绍 6
2.1.1 海洋石油944平台参数 6
2.1.2 海洋石油944平台结构形式 8
2.2 海洋石油944平台主机基座设计介绍 8
第三章 PATRAN软件介绍及 12
3.1 MSC.Software公司的介绍 12
3.2 MSC.Patran介绍 13
3.2 MSC.Nastran介绍 15
3.3本章小结 17
第四章 用PATRAN软件建立模型 18
4.1 主机基座结构建模 18
4.1.1 甲板及底板 18
4.1.2 舱壁和T梁 18
4.1.3 肘板 19
4.1.4 扶强材和加强筋 19
4.2 网格划分 20
4.2.1 单元介绍（Element） 20
4.2.2 网格划分（Mesh） 21
4.3 参数设定 23
4.1 主机基座结构建模 18
4.1.1 甲板及底板 18
4.1.2 舱壁和T梁 18
4.1.3 肘板 19
4.1.4 扶强材和加强筋 19
4.2 网格划分 20
4.2.1 单元介绍（Element） 20
4.2.2 网格划分（Mesh） 21
4.3 参数设定 23
4.3.1 材料设定（Material） 23
4.3.2 物理属性设定（Properties） 25
4.4 施加边界条件 27
4.4.1 固定端约束 28
4.4.2 设备重量 28
4.4.3 甲板设计载荷 29
4.4.4 初始加速度 30
4.4.5 工况设定 31
4.4 本章小结 32
第五章 有限元模型结果数值分析 32
5.1计算报告介绍 33
5.2 设计标准 33
5.2.1 环境标准 33
5.2.2 许用应力 33
5.3 模型描述 34
5.3.1 坐标系的定义 34
5.3.2 有限元模型的单元系统和元素类型 34
5.3.3 结构建模范围 35
5.3.4 船材尺寸和材料 35
5.4边界条件 37
5.5 设计载荷 38
5.5.1 重力载荷 38
5.5.2 甲板载荷 38
5.5.3 设备载荷 38
5.6 工况 41
5.7 结果与结论 42
5.8 结果分析图 42
结 论 49
致 谢 50
参考文献 51
附录一 外文翻译
第一章 绪论
1.1 研究背景
自从进入21实际，全世界各国的科学技术飞速发展, 而飞速发展的同时带来的是对能源资源的需求也急速增长。这种增长主要反应在各国对石油的争夺越来越激烈，由于陆地资源的逐步开发和秉着可持续发展的原则，各国都将目光转移到了海洋油气资源的开发，因此造成了开发海洋油气资源的热潮并使得油价变化而催使着海洋工程装备的高速发展。所以，海洋工程装备的订单在全世界各国的船厂中也不断增加，这促成了海洋工程行业乐观而又积极的前景。因为内陆资源的迅速减少，同时觉醒了保护自然的人们为了满足与世界发展同步的能源消耗，许多世界发达国家的企业已经将油气等能源资源的开发重心向着大海深处转移。现如今石油的价格是世界经济的暴风中心，而深海油气开采已然称为解决金融风暴最热门的话题之一。我国国家政治、经济、军事开发的首要任务与战略重心已逐渐向海洋上转移，而海洋工程技术为我国国防建设和海洋开发提供了科学的理论和装备支持。
目前, 世界各国比较热门并且备受各大型海工企业青睐的深海海洋工程装备主要包括以下几类：海洋石油钻采平台、深海钻采平台辅助装备、水下工程装备、深海运载与作业装备、超大型海洋浮式结构物等[1]。
之前，国家发展改革委在其官方网站披露了《海洋工程装备产业创新发展战略（2011～2020）》[2]。海洋工程装备主要指的是一些工程装备或者辅助作业装备，其功能是针对海洋油气资源勘探、开采、加工、储存、运输等方面的。海洋工程装备拥有以下特点的集先进制造、信息、新材料等高新技术综合体：高技术含量、高投入、高产出、高附加值、高风险。海洋工程装备产业辐射能力强，涉及范围广，可以加快国民经济的发展步伐。海洋工程装备是全面探索开发海洋油气资源的技术基础，是我国新兴产业高端设备制造的发展重点，具有战略意义，同时也为我国船舶工业的调整和振兴指明了方向。未来的十年，是我国海洋工程装备大发展的十年，是我国向深海大进军的十年。
该《海洋工程装备产业创新发展战略（2011～2020）》提出，到2015年的时候我国将初步完善海洋工程装备的设计制造体系，将基本掌握自主设计和总包建造的海洋工程装备先进技术，还有掌握部分世界领先的海洋工程装备的生产制造技术，以及掌握拥有与关键海洋装备配套的设备和系统的核心技术。到2015年的时候，我国自主研发生产制造的海洋工程装备将会满足国家海洋油气资源开发使用的战略需求。到2020年的时候，我国会把总装制造、科研开发、设备供应和技术服务等产业体系完善，鼓励创办有影响的海洋工程装备企业。到时将会掌握先进的海洋工程装备的科学研发技术和生产制造技术，拥有新型海洋工程装备的自主设计能力和生产建造能力，完备海工产业创新体系，提高海工创新能力跻身世界海洋技术前列。
1.2 国内外海洋工程装备研究现状
1.2.1 世界海洋工程装备发展格局
海洋工程一般是指人类为了开发利用海洋资源,通过利用海洋空间而建立起来的工程设施及海上运输设施。因为海洋开发的环境与陆地开发有所不同，所以，海洋工程及其高端技术就成为实现深海油气资源开发的重要手段和关键性技术。
现在的国际形势是谁有能力开采海洋资源,那海洋资源就属于谁。这便形
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