自升式鉆井平臺(tái)與船舶碰撞特性研究.pdf

1、自升式鉆井平臺(tái)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(diǎn)問題。自升式鉆井平臺(tái)與船舶發(fā)生碰撞的事故時(shí)常發(fā)生，輕則構(gòu)成局部損傷，重則導(dǎo)致平臺(tái)傾覆，所以自升式鉆井平臺(tái)與船舶碰撞課題的研究是相當(dāng)有必要的，不僅能對(duì)發(fā)生的事故進(jìn)行損傷評(píng)估，而且在平臺(tái)設(shè)計(jì)初期也有一定的指導(dǎo)意義。自升式鉆井平臺(tái)與船舶碰撞是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，最初的經(jīng)驗(yàn)法和解析法存在很多缺陷，不能滿足工程的需要。在計(jì)算機(jī)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(duì)自升式鉆井平臺(tái)與船舶碰撞進(jìn)行數(shù)值模擬研究。論文研究的主要內(nèi)容與工作如下：
　?。?）對(duì)海洋結(jié)構(gòu)物與船舶碰撞的研究現(xiàn)狀及方法進(jìn)行歸納總結(jié)，重點(diǎn)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(shì)，并對(duì)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(jìn)行了闡述。
　?。?）通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)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(gè)典型工況：對(duì)心碰撞和非對(duì)心碰撞。
　?。?）由于自升式鉆井平臺(tái)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的復(fù)雜性，本文對(duì)整個(gè)碰撞系統(tǒng)進(jìn)行了必要的簡(jiǎn)化。將碰撞中流體作用效果以附加水質(zhì)量的方式進(jìn)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(huì)發(fā)生塑性變形，所以只對(duì)碰撞區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)建模，非碰撞區(qū)域以簡(jiǎn)化的梁?jiǎn)卧?；與平臺(tái)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(yàn)證該簡(jiǎn)化方法的可行性

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