关键构件破损状态下半潜式平台极限强度计算方法研究

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半潜式海洋平台是现在应用最广泛的深水海洋平台之一。平台在服役期间环境条件恶劣,除此之外还会受到横撑结构破损、立柱碰撞受损、材料腐蚀等损伤因素影响。为确保平台结构安全,对平台进行整体极限强度评估是极为重要的。本文以半潜式海洋平台为研究对象,给出极限强度计算方法和计算流程,对半潜式平台进行极限强度计算,并考虑横撑破损、立柱受损和腐蚀对平台极限强度的影响,主要研究内容及结论如下:(1)半潜式平台波浪载荷长期预报及总体强度分析。基于三维势流理论,采用SESAM软件对平台各典型危险波浪载荷工况进行水动力分析,并对平台百年一遇波浪载荷进行长期预报,确定平台在各工况下的设计波参数,由设计波对平台进行波浪载荷传递分析,从而对平台进行总体强度分析,在此基础上确定平台各部位结构的强弱。(2)半潜式平台完好状态下极限强度计算分析。应用准静态有限元计算方法,计算完好状态下平台浮体与主甲板局部构件极限强度,并与平台的整体极限强度进行对比分析。计算结果表明半潜式平台整体极限强度与局部构件极限强度结果存在较大差距,对平台进行极限强度研究时,应考虑平台结构的整体极限强度。(3)损伤因素对半潜式平台极限强度的影响分析。通过典型半潜式平台的有限元数值算例,研究横撑破损、立柱碰撞受损和腐蚀的有限元模拟方法,建立带有损伤的半潜式平台模型,并进行剩余限强度计算,对比分析平台在完好状态与损伤状态时的极限强度,在此基础上分析得到平台整体剩余极限强度的变化规律。研究表明立柱碰撞损伤对平台整体极限强度没有较大影响。横撑破损和腐蚀分别对横向受力工况和中拱工况下极限强度影响最大。尤其当两者共同作用时,横浪作用下的平台剩余极限强度降低较多。
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