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导管架平台的强度分析

发布于:2016-03-14 20:59
强度分析

      平台结构的强度分析目前广泛采用有限元分析的方法,利用计算机计算结构的内力和节点位移。平台总强度分析包括静力分析和动力分析,目的是使结构在设计使用寿命内,能够满足环境条件要求,并能承受工作荷载和环境荷载作用,以导管架平台为代表的固定式海洋结构物的刚性较大,甲板荷载较小,尤其是当平台工作深度未超过30m时,结构的自振频率与波浪频率相比要大得多,动力荷载对位移的放大作用比较小,可以暂不考虑结构的动力响应的影响,只作静力分析。
      对某导管架平台整体和局部结构强度进行分析计算,运用MSC.PATRAN建立导管架平台整体结构计算分析有限元模型,确定了平台的环境荷载,按照规范进行荷载组合,确定结构计算分析的主要工况,计算了在各种荷载组合工况下的整体结构应力,并通过对平台整体结构应力状态的分析,选取平台应力幅值较大的典型管节点,根据美国石油协会API(American Petrolemn Institute),对典型管节点进行了强度校核
      作用在平台上的环境荷载主要有风、波浪、海流和冰荷载.渤海的有冰区域,主要是冰荷载,它是导管架平台设计的控制荷载。研究中的环境荷载计算均遵照中国海洋石油天然气行业标准《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法-载抗力系数设计法》中的有关规定,风荷载作为侧向荷载作用于平台结构上,其力的作用点高,力矩大,并有动力效应,使平台产生位移、摇动或疲劳。因此,风荷载是平台设计必须考虑的自然环境荷载之一海洋上的各类结构物大都处于开敞的海域,直接遭受波浪袭击,受到波浪力的作用。对于海洋结构物来说,波浪荷载是一项主要的环境荷载,海浪在静水面附近波动最大、最活跃,静水面附近的波浪力也就最大,减小这一区段结构尺寸,便可减小受力作用。
      导管架结构便是一个减小波浪力作用的较好的结构形式,作用在海洋结构物上的波浪力与波高、波周期、相位差、水深、结构尺寸及形状等诸多因素有关,计算波浪作用在圆柱形物体上的力取决于波长与杆件直径的比值,导管架平台是一种杆系结构,L/D通常比较大。当比值较大于5时,则杆件不会明显修正入射波浪,波浪力可按Morison公式作为阻力和惯性力的和来计算,同波浪荷载一样,海流荷载也是按Morison公式计算的,由于海洋平台的整体荷载是由Morison方程得出的局部荷载迭加而成,所以必须采用合适的局部流速。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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