自升式平台结构计算模型分析研究

论文摘要

自升式平台作为典型的海洋工程结构物,由于恶劣的工作环境以及本身结构的复杂性,在对其进行整体强度分析中,如何合理的建立结构的力学模型,使计算模型能够模拟出实际结构的几何形状、相邻结构间的相互作用、支撑状况、载荷的大小与分布和相应的环境条件就至关重要了。本文主要运用大型有限元软件ANSYS对某插桩自升式平台建立了三种不同的计算模型:空间框架模型、空间薄壁模型和大型三维仿真模型,分别计算其风暴自存工况下结构的应力与位移,并对各模型的计算结果进行比较与分析,可以得出:由于结构的简化与模拟及结构之间连接方式的不同,随着三种计算模型越来越接近真实的结构,桩腿的最大位移与应力也逐渐增大,但是其最大应力的发生位置不同;各计算模型船体应力分布的特点及适用性。针对采用壳单元建立的桩腿的底部约束问题,本文按照规范要求,提出了建立约束方程与建立刚性板两种方法来解决。通过分析比较,表明其都是可行的。考虑到桩腿有较大的侧向位移,把运用ANSYS大位移非线性静力分析与传统的附加弯矩法进行比较,得出ANSYS比传统方法的计算结果大5%左右。本文对自升式平台强度分析中模型的选取、结构的简化与模拟、构件之间的连接方式及模型的约束有一定的参考价值和借鉴意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 有限元法与应用软件
• 2.1 有限单元法
• 2.1.1 有限单元法概述
• 2.1.2 基本原理与分析过程
• 2.1.3 非线性有限元分析
• 2.2 应用软件
• 2.2.1 ANSYS 简介
• 2.2.2 单元特性
• 2.2.3 ANSYS 求解非线性问题的特点
• 第三章 平台有限元模型的建立
• 3.1 平台概况
• 3.1.1 平台主要尺度与性能
• 3.1.2 平台设计条件
• 3.1.3 平台设计载荷
• 3.2 建立平台有限元模型
• 3.2.1 模型一：空间框架模型
• 3.2.2 模型二：空间薄壁模型
• 3.2.3 模型三：大型三维仿真模型
• 3.2.4 模型四
• 第四章 平台风暴自存状态有限元分析
• 4.1 载荷的确定
• 4.1.1 环境载荷
• 4.1.2 工作载荷
• 4.1.3 计算载荷工况及组合
• 4.2 载荷的施加
• 4.3 桩腿底部约束
• 4.4 有限元计算结果
• 4.5 结果的比较与分析
• 4.5.1 桩腿计算结果比较分析
• 4.5.2 船体计算结果分析
• 4.6 非线性静力分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢