自升式鉆井平臺與船舶碰撞特性研究.pdf

1、自升式鉆井平臺作為海洋生產(chǎn)中被廣泛使用的重要載體，其安全性是大家關(guān)注的焦點問題。自升式鉆井平臺與船舶發(fā)生碰撞的事故時常發(fā)生，輕則構(gòu)成局部損傷，重則導(dǎo)致平臺傾覆，所以自升式鉆井平臺與船舶碰撞課題的研究是相當(dāng)有必要的，不僅能對發(fā)生的事故進行損傷評估，而且在平臺設(shè)計初期也有一定的指導(dǎo)意義。自升式鉆井平臺與船舶碰撞是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，最初的經(jīng)驗法和解析法存在很多缺陷，不能滿足工程的需要。在計算機技術(shù)不斷提高的背景下，有限元法已成為研究此類復(fù)雜問題

2、的重要工具。因此，本文使用非線性顯式分析軟件ANSYS/LS－DYNA對自升式鉆井平臺與船舶碰撞進行數(shù)值模擬研究。論文研究的主要內(nèi)容與工作如下：
　?。?）對海洋結(jié)構(gòu)物與船舶碰撞的研究現(xiàn)狀及方法進行歸納總結(jié)，重點介紹了解析法理論，并探討了解析法存在的問題；介紹了有限元方法在研究此類復(fù)雜問題的優(yōu)勢，并對本文應(yīng)用的軟件ANSYS/LS－DYNA的理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述。
　?。?）通過對歷史數(shù)據(jù)進行分析，確定了本文研究中使

3、用的碰撞船的類型以及本文研究的兩個典型工況：對心碰撞和非對心碰撞。
　?。?）由于自升式鉆井平臺結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的復(fù)雜性，本文對整個碰撞系統(tǒng)進行了必要的簡化。將碰撞中流體作用效果以附加水質(zhì)量的方式進行考慮；碰撞過程中，塑性變形只發(fā)生在碰撞區(qū)域，而碰撞區(qū)域以外的區(qū)域不會發(fā)生塑性變形，所以只對碰撞區(qū)域進行詳細(xì)建模，非碰撞區(qū)域以簡化的梁單元代替；與平臺的樁腿相比，船舶的剛性大的多，所以本文將碰撞船考慮成剛體建模；為了驗證該簡化方法的可行性

4、，通過對建立的兩個模型進行對比分析，研究結(jié)果表明：使用的簡化方法是可行的。
　　（4）對自升式鉆井平臺的初始狀態(tài)進行分析，以求得平臺的初始應(yīng)力，并將結(jié)果代入后文研究的計算；對兩個典型工況有限元結(jié)果進行研究，包括平臺整體變形、局部損傷、碰撞力、能量轉(zhuǎn)化和平臺的運動等方面，然后對兩種典型工況的結(jié)果進行對比討論。
　　（5）對兩個重要參數(shù)的影響規(guī)律進行研究，通過建立兩組有限元模型進行計算，分析每組結(jié)果的碰撞力、能量轉(zhuǎn)化和運動等，來