半潜式平台总体强度分析与校核(附件)【字数：15723】
摘 要摘 要半潜式平台，顾名思义就是平台一半潜在水面以下的移动式平台，值得一提的是它其实是由坐底式平台演化而来的。半潜式平台最大的特点就是大部分浮体没于水面以下，占有很小比重的水线面，它又称立柱稳定式平台。由于其在波浪上的运动响应较小，因此得以在海洋平台领域中得到很大的发展，再加上近几年海洋开发方向逐渐从浅水扩展为深水，半潜式平台的应用显然将会日益增多，如今海洋领域的大部分设施设备都与半潜式平台密切相关。本文采用DNV规范的SESAM软件对半潜式海洋平台进行了平台总体强度分析计算，主要内容有(1)简单地介绍了半潜式平台以及研究平台所需要的关键技术；(2)通过对平台主尺度以及材料的参数确定，建立半潜式平台的有限元模型；(3)对建好的半潜式平台进行分析计算，采用Postresp模块建立长期预报；(4)用设计波参数设计组合工况，并对平台进行结构有限元分析；(5)按照许用应力衡准对半潜式平台进行总体强度分析与校核。最终认为此平台在应力分布上是合格的，只不过存在许多需要注意的高应力集中位置，如上部结构中上甲板的月池角隅处、下甲板与立柱连接处以及立柱与下浮体连接处。在实际工程中要留意这些位置，消除一切安全隐患。关键词半潜式平台； SESAM； 长期预报； 有限元分析
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.1.1 海洋油气资源开发现状 1
1.1.2 半潜式平台的背景 1
1.2 半潜式平台简介 2
1.2.1 半潜式平台的发展 2
1.2.2 半潜式平台的结构组成 2
1.2.3 半潜式平台的主要形式 3
1.2.4 半潜式平台的工作原理 4
1.3 半潜式平台的国内外研究现状 4
1.4 本文主要研究内容 5
第二章 半潜式平台总体强度分析的关键技术 7
2.1引言 7
2.2载荷分析 7
2.2.1 环境载荷 7
2.2.2 重力载荷 7
2.2.3 作业载荷 8
2.2.4 甲板载荷 8
2.3 波浪载荷计算 8
2.4 波浪载荷统计预报 9< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 2.4.1 不规则波 9
2.4.2 波浪谱 9
2.4.3 响应谱密度函数 10
2.4.4 波浪散布图 11
2.4.5 短期预报 11
2.4.6 长期预报 11
2.5 总体强度分析流程 11
2.6 小结 12
第三章 平台设计参数与模型建立 13
3.1 软件介绍SESAM 13
3.2 半潜式平台模型概述 13
3.2.1 海洋平台结构概况 13
3.2.2 坐标系统 14
3.2.3 材料 14
3.3 半潜式平台计算模型 16
3.3.1 结构模型 16
3.3.2 质量模型 17
3.3.3 水动力模型 17
3.3.4 边界条件 18
3.4 小结 18
第四章 波浪载荷预报 19
4.1 引言 19
4.2 水动力模型 19
4.3 环境参数 19
4.3.1 水深 19
4.3.2 规则波 19
4.4 水动力分析结果 19
4.4.1 半潜式平台的运动响应 20
4.4.2 半潜式平台的剖面载荷 23
4.4.3 半潜式平台的长期预报 29
4.5 小结 34
第五章 平台总体强度评估 36
5.1 引言 36
5.2 设计计算工况 36
5.3 设计波参数的确定 36
5.4 许用应力衡准 37
5.5 总体强度分析结果 38
5.6 小结 51
结 论 53
致 谢 54
参考文献 55
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.1.1 海洋油气资源开发现状
世界经济不断飞速发展，能源渐渐成为了人类生存的必需品，能源缺乏是人类必须要避免发生的状况。而在这些被人类看重的能源之中，石油资源一直是海洋开发中的热点。虽然大陆架占了很大部分的海洋石油量，但还有很多资源埋藏在海底的深水区。最初人类无法采集到深水区的油气资源，但随着科技的发展进步，海事业机械装备的功能也在不断增强，逐渐地人类可以开采到很深的水域。近几年深水区被开采到大量的油气资源，尤其是“金三角”那里油气资源特别丰富，几乎全世界都把目光放在了“金三角”。甚至根据一些公司的预测，在不远的将来，全球的油气资源中将会有44%的资源从深水区开采出来。
1.1.2 半潜式平台的背景
随着时间的不断推移，人类对石油资源的需求不停地增加，再加上陆地和近海石油资源的开发已经达到饱和的程度，因此石油开采的方向渐渐地由浅海转向了深海。考虑到一些平台由于成本等因素不适用在深海开发，这样一来适用深海开发的半潜式平台就理所应当的成为了海事业研究的热点，热门研究项目主要包括水动力性能[1] [2]、模型试验技术[3]、锚泊定位技术[4]以及结构强度和疲劳寿命的分析[5] [6]。
如果要将半潜式平台拿来与其它平台相比，半潜式平台具有很多其它形式的深水平台不具备的优点，首先它不但易于改造，而且具备各种工作上的功能，不需要在海上安装，具有全天气的工作能力，再把它总投资较小、生产能力强等特点都考虑进去，选择半潜式平台绝对会是最正确的。
在进行一些平台作业的时候，半潜式平台常常会成为海洋开发设施的核心，此时的半潜式平台会一直浮在水面，只靠动力定位系统固定，时时刻刻受到风浪流的作用，从而得知此时平台所处的环境是极其恶劣的。然而最大的问题在于，不能够像其它海洋平台那样遭受风浪就退避，即使是在风暴的作用下，半潜式平台退避这种事情也是不允许发生的。因此风暴以及巨浪对平台总体结构的影响绝对不容忽视。经调查得知曾经发生过很多次海洋平台事故，不但造成了经济上的重大损失，还对社会产生了严重的不良影响。如果想要避免发生事故，那么就必须要保证平台结构不被破坏，这样一来计算平台的强度并进行相应的分析校核就显得尤为重要。近几年，对海洋平台结构强度的研究已经成为国际海事业的一个热门项目，时刻考虑结构强度的问题不仅在设计平台的时候，对于刚刚建好的平台更要对其进行强度校核，而且每隔一段时期都要对该类平台进行一次结构强度校核。由此可见，在建造半潜式平台之前计算其结构强度是非常必要的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.1.1 海洋油气资源开发现状 1
1.1.2 半潜式平台的背景 1
1.2 半潜式平台简介 2
1.2.1 半潜式平台的发展 2
1.2.2 半潜式平台的结构组成 2
1.2.3 半潜式平台的主要形式 3
1.2.4 半潜式平台的工作原理 4
1.3 半潜式平台的国内外研究现状 4
1.4 本文主要研究内容 5
第二章 半潜式平台总体强度分析的关键技术 7
2.1引言 7
2.2载荷分析 7
2.2.1 环境载荷 7
2.2.2 重力载荷 7
2.2.3 作业载荷 8
2.2.4 甲板载荷 8
2.3 波浪载荷计算 8
2.4 波浪载荷统计预报 9< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 2.4.1 不规则波 9
2.4.2 波浪谱 9
2.4.3 响应谱密度函数 10
2.4.4 波浪散布图 11
2.4.5 短期预报 11
2.4.6 长期预报 11
2.5 总体强度分析流程 11
2.6 小结 12
第三章 平台设计参数与模型建立 13
3.1 软件介绍SESAM 13
3.2 半潜式平台模型概述 13
3.2.1 海洋平台结构概况 13
3.2.2 坐标系统 14
3.2.3 材料 14
3.3 半潜式平台计算模型 16
3.3.1 结构模型 16
3.3.2 质量模型 17
3.3.3 水动力模型 17
3.3.4 边界条件 18
3.4 小结 18
第四章 波浪载荷预报 19
4.1 引言 19
4.2 水动力模型 19
4.3 环境参数 19
4.3.1 水深 19
4.3.2 规则波 19
4.4 水动力分析结果 19
4.4.1 半潜式平台的运动响应 20
4.4.2 半潜式平台的剖面载荷 23
4.4.3 半潜式平台的长期预报 29
4.5 小结 34
第五章 平台总体强度评估 36
5.1 引言 36
5.2 设计计算工况 36
5.3 设计波参数的确定 36
5.4 许用应力衡准 37
5.5 总体强度分析结果 38
5.6 小结 51
结 论 53
致 谢 54
参考文献 55
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.1.1 海洋油气资源开发现状
世界经济不断飞速发展，能源渐渐成为了人类生存的必需品，能源缺乏是人类必须要避免发生的状况。而在这些被人类看重的能源之中，石油资源一直是海洋开发中的热点。虽然大陆架占了很大部分的海洋石油量，但还有很多资源埋藏在海底的深水区。最初人类无法采集到深水区的油气资源，但随着科技的发展进步，海事业机械装备的功能也在不断增强，逐渐地人类可以开采到很深的水域。近几年深水区被开采到大量的油气资源，尤其是“金三角”那里油气资源特别丰富，几乎全世界都把目光放在了“金三角”。甚至根据一些公司的预测，在不远的将来，全球的油气资源中将会有44%的资源从深水区开采出来。
1.1.2 半潜式平台的背景
随着时间的不断推移，人类对石油资源的需求不停地增加，再加上陆地和近海石油资源的开发已经达到饱和的程度，因此石油开采的方向渐渐地由浅海转向了深海。考虑到一些平台由于成本等因素不适用在深海开发，这样一来适用深海开发的半潜式平台就理所应当的成为了海事业研究的热点，热门研究项目主要包括水动力性能[1] [2]、模型试验技术[3]、锚泊定位技术[4]以及结构强度和疲劳寿命的分析[5] [6]。
如果要将半潜式平台拿来与其它平台相比，半潜式平台具有很多其它形式的深水平台不具备的优点，首先它不但易于改造，而且具备各种工作上的功能，不需要在海上安装，具有全天气的工作能力，再把它总投资较小、生产能力强等特点都考虑进去，选择半潜式平台绝对会是最正确的。
在进行一些平台作业的时候，半潜式平台常常会成为海洋开发设施的核心，此时的半潜式平台会一直浮在水面，只靠动力定位系统固定，时时刻刻受到风浪流的作用，从而得知此时平台所处的环境是极其恶劣的。然而最大的问题在于，不能够像其它海洋平台那样遭受风浪就退避，即使是在风暴的作用下，半潜式平台退避这种事情也是不允许发生的。因此风暴以及巨浪对平台总体结构的影响绝对不容忽视。经调查得知曾经发生过很多次海洋平台事故，不但造成了经济上的重大损失，还对社会产生了严重的不良影响。如果想要避免发生事故，那么就必须要保证平台结构不被破坏，这样一来计算平台的强度并进行相应的分析校核就显得尤为重要。近几年，对海洋平台结构强度的研究已经成为国际海事业的一个热门项目，时刻考虑结构强度的问题不仅在设计平台的时候，对于刚刚建好的平台更要对其进行强度校核，而且每隔一段时期都要对该类平台进行一次结构强度校核。由此可见，在建造半潜式平台之前计算其结构强度是非常必要的。
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