浮托安装的LMU结构优化设计

摘要

随着海洋石油工业的发展，各种类型的海洋平台正在向大型化、综合化发展，平台结构物的重量也随之增加，从而使得平台安装的难度加大就我国而言，海洋石油资源量占全国石油资源总量的23%，因此在我国海洋石油工业尤为重要。随着海洋石油工业的发展，各种类型的海洋平台正在向大型化、综合化发展，平台结构物的质量也随之增加，从而使得平台安装的难度加大。现如今，平台结构的安装已经成为海洋工程研究的一大热点。 由于浮托法平台安装的优越性，使其成为平台结构安装中广泛应用的安装方法，现在已经成为大型平台结构安装的首选方法。在浮托法平台安装的过程中，因为LMU装置起到了承上启下的至关重要作用，所以关于LMU装置的优化设计一直都是研究浮托法平台安装的一个重要环节。 本文主要对浮托安装中的一个重要装置——桩腿耦合装置（LMU）进行了详细的受力分析，并对其优化设计。未来海洋石油开采向深海区域发展，浮托法也将成为适用于深海大型海洋平台的安装方法。在熟悉浮托安装海上平台的方法及LMU结构特点的基础上，使用ANSYS有限元分析软件建立桩腿耦合装置（LMU）结构的有限元模型，计算结构在浮托安装过程中的受力大小，同时分析不同橡胶层数和钢板厚度对桩腿耦合装置的受力性能影响，使优化结果更接近现实，具有更高的实用价值。这些先进技术，对于大规模海洋石油开发和资源探索具有意义重大，而这也是浮托法安装的发展方向。 由于浮托法的优越性，使它成为大型平台安装的首选方法。LMU装置是其中的一个非常重要的及其关键的装置。为了对LMU装置中的弹性芯进行优化设计，首先，采用ANSYS对其进行了三维模型的建立；然后利用ANSYS对其进行受力分析，发现在垂向载荷2000t和水平载荷500t的既定工况下它的位移为85.769mm，最大应力为1220Mpa；最后，对它进行了两次优化，第一次是对橡胶圈进行优化，发现橡胶圈厚度的最优尺寸为130mm，第二次是对钢圈层数进行优化，发现钢圈层数为12层时对弹性芯的缓冲作用有一定的提高。最终确定了弹性芯的最优弹性芯模型为橡胶圈厚度为130mm、钢圈层数12层。

目录

第1章 绪论

1.1海洋平台安装方法

1.2浮托安装简介

1.3桩腿耦合装置（LMU）

1.4 LMU的国内外研究现状

1.5研究内容

第2章 桩腿耦合装置的模型建立

2.1 ANSYS软件的开发应用

2.2 ANSYS软件的分析类型

2.3 ANSYS软件内容

2.4 ANSYS软件单元类型介绍

2.5 LMU的模型简化

2.6 LMU的各部结构的模型建立

第3章 桩腿耦合装置的有限元模型求解

3.1 LMU的材料

3.2接触与摩擦

3.3边界条件

3.4载荷工况

3.5 LMU模型的有限元受力求解分析

第4章 桩腿耦合装置的有限元模型优化

4.1有限元模型第一次优化

4.2有限元模型第二次优化

4.3有限元模型优化结果

第5章 结论

5.1结果分析

5.2结论

参考文献

致谢

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