论文摘要
随着国内海洋平台建造种类和数量的增加,海洋平台在建造、总装过程中的安全性越来越引起人们的重视。对于自升式钻井平台,其桩腿的连接有其特殊的安装工艺。目前常用的安装工艺有:船台吊装法;深水安装工艺法;浅水安装工艺法。各种方法桩腿、平台本体、桩靴(沉淀)的安装过程的危险性很高。国内外,不同船厂对这一过程采用不同的连接工艺方法。每种工艺方法都有其独特之处,因此每种方法都有其独特的力学特性。对于每种方法,分析这一过程外载荷作用平台时,平台各个构件的强度,平台整体稳性(能否倾覆)是至关重要的。对于采用桩腿的浅水坞外接长工艺方法自升式钻井平台,整个桩腿接长过程,平台处在非正常的作业工况。在这个过程中,当平台当安装桩腿的末段时,平台本体要在升降装置的作用下升至160米以上的高度,此时平台重心很高,平台处于一种特殊工况,整个结构可以看成是质量集中在顶端的细长悬臂梁结构。当它受到风载荷,地震载荷作用下,平台可能会发生较大幅度弯曲变形,动力振动响应,强度破坏甚至是倾覆等危险。对平台桩腿坞外接长这一特殊过程的静力风载荷抗倾稳性,环境载荷(风载、地震载荷)动力响应等力学方面的问题进行分析研究是十分必要的。本文以大连船舶重工有限责任公司设计建造的400英尺自升式钻井平台JU2000为工程依托,对该平台桩腿坞外接长安装工艺过程中的相关力学问题进行研究,模拟了作用在平台上的静力和动力风载荷,建立抗倾稳性分析模型,分析了影响平台桩腿坞外连接安装工艺过程中整体稳定性因素。并借助有限单元分析方法,建立JU2000自升式钻井平台的有限元模型,分析其不同工况下的动力特性。在模态分析的基础上,分别应用时程分析法和随机振动分析方法研究平台在脉动风载荷作用下的动力响应以及风速、平台高度等参数变化对平台动力响应的影响。最后分别采用反应谱法和随机振动法,完成了地震载荷作用下平台动力响应研究,分析了平台在常遇地震下的抗震性能。
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摘要Abstract1 绪论1.1 概述1.1.1 自升式钻井平台简介1.1.2 JU2000自升式钻井平台介绍1.1.3 自升式钻井平台桩腿总装建造工艺1.2 JU2000自升式钻井平台安装过程危险性分析1.3 本文的主要工作2 自升式钻井平台静力风载荷分析2.1 风概述2.1.1 基本风速和基本风压2.1.2 非标准情况下风压和风速的换算2.2 风对结构作用的力学性质2.2.1 风速风压关系2.2.2 作用在结构上的平均风压2.3 自升式钻井平台在风载荷作用下的倾覆稳定性计算方法2.4 JU2000自升式钻井平台静力风载荷作用下稳性分析2.4.1 JU2000静力计算模型分析2.4.2 静力风载荷计算方法2.4.3 自升式平台风倾力矩与回复力矩2.4.4 风向与平台倾斜方位与平台初始倾角分析2.4.5 计算结果2.5 小结3 自升式钻井平台的固有特性分析3.1 引言3.2 基本理论3.3 平台总体振动固有特性分析3.3.1 模型化研究3.3.2 计算数据3.3.3 总体自振动分析3.4 小结4 风载荷随机振动频域分析4.1 引言4.2 结构上的随机风载荷的描述4.2.1 风速随高度的变化4.2.2 风的紊流（脉动）性质4.2.3 脉动风速功率谱4.3 风振随机响应分析方法4.3.1 基本假设4.3.2 风振响应公式推导4.4 自升式海洋平台抗风分析4.4.1 风振响应计算参数确定4.4.2 自升式平台平台本体高度对平台风振响应的影响4.4.3 风速对自升式平台风振响应的影响4.5 小结5 风载荷风振时域分析5.1 引言5.2 脉动风速时程的随机模拟5.3 自升式钻井平台的风振时程反应5.4 ANSYS瞬态动力分析方法5.5 ANSYS动力分析中的阻尼问题5.6 JU2000平台脉动风载荷时程分析5.6.1 脉动风速对平台的影响5.6.2 平台本体高度对风振时程响应的影响5.7 时程法与频域法结果比较5.8 小结6 地震载荷动力分析6.1 引言6.2 地震震级和烈度6.3 自升式平台地震反应谱分析6.3.1 地震作用6.3.2 地震反应谱6.3.3 设计反应谱6.3.4 JU2000地震反应谱分析实例6.4 自式升平台地震载荷随机振动分析6.4.1 地面加速度功率谱密度函数模型6.4.2 谱强度因子的确定6.4.3 随机震动计算结果6.5 小结结论参考文献附录A JU2000静力风载稳性计算表攻读硕士学位期间发表学术论文情况致谢
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