自升式平臺固樁架強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求的增加，油氣資源的勘探與開發(fā)已轉(zhuǎn)向資源豐富的海洋。自升式海洋平臺因作業(yè)穩(wěn)定性好、定位能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在我國海洋油氣開發(fā)中占居重要地位。固樁架作為傳遞平臺樁腿與船體間載荷的大型結(jié)構(gòu)，在海洋平臺服役過程中，尤其在風(fēng)暴自存工況下，承受著高達(dá)上千噸的載荷，其性能優(yōu)劣直接影響平臺整體的安全和使用效果。
　　本文以美國SuperMⅡ桁架腿自升式平臺固樁架為研究對象，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征、作業(yè)環(huán)境及本文研究目的，探討了論文研究過

2、程中需要用到的有限元分析理論、環(huán)境載荷理論及結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論，為固樁架結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化研究提供了必要依據(jù)。
　　根據(jù)桁架腿自升式平臺的作業(yè)環(huán)境及特點(diǎn)，分析了其拖航、插樁、預(yù)壓、正常作業(yè)及風(fēng)暴自存等工況特點(diǎn)；研究了固樁架在上述工況下的承載方式，即由風(fēng)浪流引起的水平載荷和由平臺自重、可變載荷、風(fēng)傾力矩引起的垂直載荷，并選擇預(yù)壓和風(fēng)暴自存兩種危險(xiǎn)工況進(jìn)行詳細(xì)載荷計(jì)算。
　　基于齒輪齒條嚙合原理，分析樁腿與固樁架間載荷的傳遞機(jī)理，提出用等

3、效載荷模擬樁腿對固樁架作用的數(shù)值模型簡化方法，并采用該方法建立固樁架整體有限元模型，對固樁架在預(yù)壓和風(fēng)暴自存工況下的力學(xué)特性進(jìn)行分析，驗(yàn)證了其具有足夠的剛度和強(qiáng)度，滿足安全使用條件。
　　基于先進(jìn)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)Altair Optistruct，選定固樁架最危險(xiǎn)工況——風(fēng)暴自存工況依次建立橫向筋板形狀優(yōu)化及固樁架整體尺寸優(yōu)化模型，求解計(jì)算，最終獲得了重量減輕、方案最佳、安全可靠的固樁架結(jié)構(gòu)，為提高該結(jié)構(gòu)乃至同類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平提供了