半潛式海洋平臺在供應船碰撞下的結構響應研究.pdf

1、海洋平臺的碰撞是結構在很短時間內，受到巨大沖擊載荷作用的一種復雜動態(tài)響應過程，具有非常明顯的非線性動力特性?？紤]問題的復雜性及碰撞損傷所產(chǎn)生的嚴重后果，進行半潛式海洋平臺與供應船尾部碰撞的具體研究，對加強海洋平臺結構強度、預防平臺碰撞事故的發(fā)生，以及給出海洋平臺結構設計與防撞系統(tǒng)設計建議的意義重大。本文以我國南海海域、最大作業(yè)水深3000米，最大鉆井深度10000米的深水半潛式海洋平臺為研究對象。在系統(tǒng)地分析和總結海上結構物相互碰撞機理

2、的基礎上，針對半潛式海洋平臺在供應船船尾碰撞下的動力響應問題，主要采用附加質量法，應用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件進行數(shù)值仿真計算。具體研究工作如下：
　　1.闡述了碰撞動力學的國內外研究現(xiàn)狀，介紹了碰撞數(shù)值仿真的基本理論?？偨Y了碰撞過程中周圍流體的處理方法，確定了海洋平臺與供應船材料的力學模型。
　　2.應用ANSYS軟件建立半潛式海洋平臺和供應船的有限元模型，并對海洋平臺和供應船碰撞區(qū)域的網(wǎng)格進行了細化，針對供應

3、船船尾以4m/s速度正碰海洋平臺立柱最典型的碰撞情況進行了數(shù)值仿真。
　　3.研究不同碰撞參數(shù)（碰撞速度、碰撞角度及碰撞部位）對海洋平臺碰撞響應的影響，獲得了碰撞力、能量分布、損傷變形及應變的時序結果，確定了海洋平臺的損傷程度，并給出了平臺相對危險的碰撞情況。
　　4.采用力-位移等效和能量等效原理的簡化算法對仿真結果進行了處理，通過改變立柱碰撞區(qū)域的板厚對剛度系數(shù)k進行修正，獲得了剛度系數(shù)k的一般表達式。最后，采用流固耦合

4、法對供應船以4m/s速度正碰海洋平臺立柱的結果進行了對比分析。
　　本文通過改變碰撞速度、碰撞角度及碰撞部位，對半潛式海洋平臺在供應船船尾碰撞下的結構響應問題進行數(shù)值仿真，得到以下主要結論：
　　1.海洋平臺的整體移動具有一定的滯后性，碰撞力呈現(xiàn)出明顯的非線性特性。立柱結構在被撞過程中外板吸收內能最多，其次是內部結構的橫框架、垂向壁板、外板T型材及甲板。立柱結構主要通過擠壓、彎曲、拉伸和壓潰變形四種方式進行破壞。