海洋平台钻塔横向移动装置技术研究

摘要

钻塔横向移动装置是自升式海洋平台的重要组成部分，是一个承受重载的大型海洋装置的机械机构，其操作方便性与强度特性对海洋平台的使用安全性具有极其重要的影响。在上千吨的载荷作用下，横向移动装置出现破坏的可能性较大，必须对其进行合理的设计和强度校核。
　　 本文以某300英尺自升式海洋平台设计项目中的横向移动装置为研究对象。首先，在传统横向移动装置的基础上，提出了以滚动副取代滑动副的新型移动装置，并进行了相应的设计计算。
　　 其次，利用有限元分析软件ANSYS对横向移动装置进行非线性接触分析，在满足强度和刚度的前提下，针对滚动副中滚子接触区域存在应力集中问题对滚子进行结构改进。改进后的结构降低了最大应力，减轻了滚子的重量，获得了较为理想的结构和尺寸，并实现了滚子自动居中。
　　 最后，在有限元分析的基础上，运用工程疲劳分析系统软件nSoff对滚动副中的滚子进行了疲劳分析，分析结果表明改进后的滚子的疲劳寿命能够满足设计要求，验证了改进结构的合理性。
　　 本文对钻塔横向移动装置进行了相应的分析研究，对以后设计及工程应用具有一定的借鉴与参考作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 背景

1.2 自升式海洋洋平台与钻塔横向移动装置简介

1.2.1 自升式海洋平台结构

1.2.2钻塔的移动装置

1.3 国内外海洋平台及钻塔移动装置建造与设计现状

1.4论文研究意义及内容

2自升式海洋平台横向移动装置的设计与计算

2.1 钻塔横向移动装置的总体方案

2.1.1 结构组成

2.1.2新装置工作原理介绍

2.2钻塔横向移动装置的组件选择与计算

2.3本章小结

3接触问题的有限元分析

3.1有限元的基本理论

3.1.1有限元法的基本思想

3.1.2有限元法特点

3.1.3有限元法分析过程

3.1.4有限元接触分析

3.1.5有限元法的发展趋势

3.2接触问题有限元分析工具(ANSYS)介绍

3.3 ANSYS软件处理接触问题的一般过程

3.3.1 ANSYS的接触单元

3.3.2 ANSYS的面面接触分析方法

3.4赫兹接触公式

3.4.1接触应力

3.4.2圆柱体与平面的接触应力

3.5本章小结

4钻塔横向移动装置的有限元分析

4.1建模方案

4.1.1有限元建模的基本原则

4.1.2钻塔横移装置建模方案

4.2横移装置有限元接触分析过程

4.2.1单元类型与材料属性

4.2.2横移装置的建模与分网

4.2.3接触对的建立、实常数与单元关键字的设置

4.2.4加载、约束及求解设置

4.2.5结果分析

4.3结构的改进

4.3.1改进方案

4.3.2改进结果的分析

4.4本章小结

5钻塔横移装置滚子的寿命预测

5.1 应力疲劳分析理论

5.1.1 基本S-N曲线

5.1.2影响疲劳性能的因素

5.1.3 疲劳寿命分析一般步骤

5.2 nSoft疲劳分析软件介绍

5.2.1 nSoft软件的基本功能

5.2.2 nSoft软件的数据接口

5.2.3 nSoft软件的主要特点

5.3基于nSoft滚子疲劳分析

5.3.1滚子疲劳分析过程

5.3.2滚子疲劳分析结果分析

5.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢