大尺度异形镂空浮体疲劳强度分析方法研究

海洋环境复杂多变,海上结构物需长期承受随机波浪引起的交变载荷,极易产生疲劳破坏。本文以某海上大尺度异型镂空浮体为研究对象,通过计算分析找出了异形浮体结构容易产生疲劳破坏的位置。为使结构疲劳谱分析计算结果更加准确,本文提出一种数值规则波模拟法,用来计算浮体结构在工作时应力的传递函数。在此基础上,分别采用基于热点应力与名义应力的谱分析方法计算了浮体的疲劳寿命。结果显示,基于热点应力法得到的结构疲劳寿命略低于基于名义应力法得到的疲劳分析结果,更偏保守。以上研究结果可为大型海上浮式结构的设计提供参考。

大尺度异形镂空浮体疲劳强度分析方法研究

海洋环境复杂多变,海上结构物需要长期承受随机波浪引起的交变载荷,极易产生疲劳破坏。本文以某海上大尺度异型镂空浮体为研究对象,通过计算分析找出异形浮体结构容易产生疲劳破坏的位置。为使结构疲劳谱分析计算结果更加准确,本文提出一种数值规则波模拟法,用来计算浮体结构在工作时应力的传递函数。在此基础上,分别采用基于热点应力与名义应力的谱分析方法计算浮体的疲劳寿命。结果显示,基于热点应力法得到的结构疲劳寿命略低于基于名义应力法得到的疲劳分析结果,更偏保守。研究结果可以为大型海上浮式结构的设计提供参考。

基于气动-水动-结构耦合模型的半潜风机动力响应分析

针对我国海洋环境条件,提出一种新型半潜式浮式基础,用于支撑5 MW海上风机。针对该新型浮式风机系统,采用叶素动量理论计算风轮所受气动载荷,采用三维势流理论计算基础水动力性能,分别采用杆单元和梁单元模型,基于有限元方法计算柔性体的动力响应。建立气动-水动-结构耦合的动力学分析模型,针对切入、额定和切出海况,在时域内计算风机的动力响应特性。计算结果表明:在不同作业海况下,新型半潜浮式风机基础运动性能良好,且系泊缆张力满足安全要求;风机叶片在风轮旋转平面外的变形显著大于风轮平面内的变形,且在额定海况下变形更大。

FPSO模块支墩结构设计与强度分析

针对FPSO支墩特殊结构设计，探讨了上部模块总体布置、支墩连接形式、支墩结构形式以及设计载荷对支墩结构设计的影响。通过研究分析，形成一套完整的支墩结构设计与分析方法。

系泊缆断裂对新型半潜型浮式风力机动力响应特性的影响

以NREL 5 MW海上风力机为研究对象,提出一种新型半潜型浮式风力机。以该风力机为研究对象,考虑系统受到的气动力、水动力和系泊力相互耦合的作用,建立气动-水动-结构-系泊一体化动力学模型。采用悬链线式多点系泊方式,利用基于有限元理论的非线性系泊缆动力方法对系泊系统的静刚度进行分析。考虑风力机正常作业时单根系泊缆因外界异物碰撞而突然断裂的情况,开展时域动力响应分析。计算结果表明:在额定风速和额定海况下,风力机的系缆张力和基础的运动性能良好;当单根系泊缆出现破断情况时,系泊系统满足设计要求;断缆状态对系缆张力和风力机的平动运动响应的影响较大,对风力机的摇摆运动的影响并不显著。

自升式平台在多层土质上地基承载力计算

基于工程应用较为广泛的单层土的地基承载力的计算方法,提出一种多层土中地基承载力的计算方法,采用从底至上的逐步双层土修正。与实测数据对比分析表明,吻合较好。该方法能够较好地解决自升式平台在多层土质上插桩深度计算问题,并对挤压和穿刺问题进行较好的预测。

3000m半潜式钻井船水动力分析

根据三维势流理论，运用SESAM软件对半潜式钻井船的水动力性能进行数值计算。分析半潜式钻井船在频域下的附加质量系数、阻尼系数以及幅值响应算子（RAO）等一系列水动力系数，并将结果与半潜式平台以及钻井船的水动力性能进行对比分析。结果表明，半潜式钻井船同时具备了半潜式平台水平面内运动好，钻井船水平面外运动性能好的特点，值得实际工程推广。

半潜式平台横装干拖运输结构强度分析

为保证半潜式平台远洋干拖过程中平台及垫木的结构安全,采用水动力软件对半潜船及半潜式平台整个系统进行运动响应分析并组合4种典型工况,采用有限元软件对半潜式平台及垫木进行结构强度分析。计算结果表明,在满足设计的最大有义波高条件下,半潜式平台及垫木的结构强度满足规范要求。半潜船载运半潜式平台在设计的最大有义波高的海况指导下航行,顺利完成该航次任务,验证技术的可靠性,为保证半潜船装载类似超大型货物的结构安全性提供一定的参考价值。

基于功能共振分析的可燃冰开采装备体系风险评估

为实现可燃冰的商业化开采,评估开采设计方案的风险并制订对应的风险防控措施以保证商业利益最大化是十分重要的。针对处于设计阶段的可燃冰开采装备体系,改良了一种系统风险致因理论——功能共振分析方法(FRAM),并采用该方法进行系统层面的分析与风险评估。以降压法采出、管道集输与穿梭油轮运送LNG的开采组合方法为例,建立了装备体系功能关系网络,结合评估对象特点改进了原方法中的一般性能条件,确定了完井防砂、水下控制、天然气处理等6个随机状态功能模块,并分析失效在功能网络中的影响情况。对设计阶段可燃冰开采装备体系存在的主要风险因素的评估表明,严格控制防砂装备质量、建立化学药剂质量监控系统、通过教育培训减少人员在外输或其他需重点关注作业中的误操作等最为重要。

南海内波监测预警技术研究与应用

南海深水内波发生极其频繁,曾观测到振幅达150 m、流速达2.5 m/s的内波,其剪切流对经过区域的海洋工程结构物破坏力极大,严重威胁海洋油气工程作业安全。通过分析南海历史内波多发区域、季节、重现周期及传播途径,在目标海域布设由1套潜标和2套浮标组成的监测系统,在为期一年的监测周期内成功捕获多个内波发生时的信号参数,如与内波伴生的内潮波和内孤立波振幅、模态及传播速度等数据,得出监测到的内波振幅变化在30~110 m之间,最大垂向剪切流速为1.6 m/s左右。监测数据通过卫星及时传输,为深水半潜式平台作业提供了内波预警,确保了平台持续安全生产。基于研究结果表明,该实时连续的深水内波监测预警技术可作为保障海洋工程安全作业的重要手段之一。

深水完井修井船动力定位系统配置研究

基于3 000 m完井修井船的设计实例，对深水完井修井船（半潜式平台）的动力定位系统配置进行研究。由于深水完井修井工作对环境以及机械操作稳定性的要求比较严格，本船配置DP3动力定位系统。对动力定位系统的控制系统配置、推进系统推力输出稳定性以及响应灵活性进行了研究。为了在保证动力定位系统的电力系统冗余的情况下，尽量提高电力系统的利用效率、降低能耗、节能减排，对电力系统的闭环网络进行了研究。

张力腿式平台压载系统设计和平台调载方案确定

以一型中深水大陆架油气开采张力腿式平台（TLP）为例，分析TLP压载舱的设置和压载系统的功能、设计依据以及压载管路系统原理；结合TLP在海上的安装过程，介绍平台在海上安装时的调载方案确定方法。

3000m完修井船整体强度评估

以某最大作业水深3000m完修井船为研究对象，采用基于三维水动力理论的谱分析设计波法，选取设计波参数，进行操作T况和生存T况下波浪T况的波浪载荷预报。施加设计波浪载荷，通过准静态的有限元分析，得到总体结构的应力水平和分布。根据规范衡准对结构强度进行校核评估。