超大型浮式結構物動力響應與風險評估研究.pdf

1、地球上海洋的面積超過70％以上。隨著地球人口的爆發(fā)式增長和工業(yè)的發(fā)展,需要消耗大量的資源和開發(fā)空間,地球陸地上的所有資源和空間已基本被開發(fā)并消耗殆盡,人類急需要依靠開發(fā)海洋來滿足人類對空間和資源的需求。對海洋油氣資源、海洋空間和海底礦產的開發(fā)將成為日后世界各國競爭的焦點。日本對海洋空間的開發(fā)研究處于世界前列,已經建造了海上浮式石油儲備基地并對海上機場進行了海上實驗研究。目前在開發(fā)海洋空間領域的研究方面,超大型浮式結構物的研究是海洋工程界

2、的熱點之一。超大型浮式結構物可以用作海上城市、海上機場、浮式港口、軍用海上移動基地等[1]。相信在不久的將來超大型浮式結構物將不再是設想。
　　海上移動基地(Mobile Off shore Base,MOB)是一座由一系列半潛式模塊組成的超大型海上浮式結構物。在目前MOB的概念設計中,連接器由于承受巨大的載荷因而成為設計中的重點難題。精確計算連接器的動力特性已成為整個系統(tǒng)設計中的關鍵。本文的研究成果對連接器以及錨鏈的初步設計具有

3、一定的參考價值。
　　本文利用RMFC剛性模塊柔性連接器模型,基于勢流理論對半潛式海上移動基地進行三維水動力分析。本文詳細描述了剛性模塊柔性連接器模型的數(shù)學計算方法,在深入理解數(shù)學計算方法的前提下,利用matlab編制計算程序。利用SESAM軟件中GeniE模塊建立超大型浮體Panel模型,導入到HydroD中。分別以3、5、7個模塊MOB模型為對象計算了8個浪向角和46個頻率規(guī)則波下的各個浮體水動力系數(shù)和波浪載荷,并提取頻域下的

4、水動力系數(shù)。導入程序計算了超大型浮式結構各個模塊在規(guī)則波和不規(guī)則波浪中的運動響應和連接載荷動力響應。
　　本文分析了考慮浮體間相互影響和不考慮浮體間相互影響兩種不同計算方法、不同連接器剛度和不同浪向、不同海況下超大型浮式結構模塊運動和連接器動力響應,并重點論述了不同模塊個數(shù)對連接器載荷的影響,驗證了以上各種因素對連接器具有比較顯著的影響。
　　本文根據(jù)載荷時間歷程,利用S-N曲線和Miner線性損傷理論計算了一種剛性連接器的

5、疲勞壽命和和疲勞可靠性,最后計算出疲勞失效概率。
　　最后對超大型浮式結構物進行基于船舶碰撞和連接器疲勞失效的風險評估研究。按照風險評估的一般流程,即風險識別、風險頻率和風險后果分析、風險評價對MOB進行風險評估研究,并提出降低事故發(fā)生頻率和減小事故破壞后果的措施。利用船舶碰撞概率數(shù)學模型計算MOB碰撞概率,分析了MOB連接器的主要失效事件,計算了事故發(fā)生的概率和失效后引起的個人風險和社會風險值,得出的風險值位于ALARP(最低合