东海大陆架导管架平台强度及可靠性研究

摘要

对于东海海域的导管架平台来说，波浪和海流载荷是平台设计的重要控制载荷，剧烈的波浪及海流直接威胁着平台的安全。研究发现，导管架平台受到海洋载荷同时作用会发生共振现象，因此有必要对平台的动力特性及可靠性进行研究。本文通过理论指导、数值模拟、工程实例分析及优化软件开发等手段，对东海大陆架导管架平台的自振特性、海洋载荷作用下的平台强度、可靠性及优化等内容进行了系统的分析和研究。 本文主要研究内容如下： （1）基于东海环境监测信息，确定了导管架平台所处海域的海洋环境载荷参数；针对导管架平台，采用CAE技术建立了东海大陆架导管架平台有限元模型。 （2）在数值模拟的基础上，分别研究了等效桩与考虑桩-土耦合方法导管架平台最大应力随波浪和海流入射角的变化规律，得到平台最大等效应力，经强度校核满足平台强度要求；同时，对导管架平台进行模态分析和动力响应分析，得到了导管架平台的主要振型及关键部位处应力及位移的动力响应规律； （3）基于可靠性理论，建立导管架平台可靠性分析模型；通过Monte Carlo分析方法并采用Latin Hypercube Sampling技术对波浪及海流参数、设计参数等进行随机抽样，在有限元分析的基础上，得到平台失效概率及影响平台可靠性的关键参数，完成对导管架平台的可靠性分析。 （4）在可靠性分析的基础上，对导管架平台进行动力优化分析，优化构件尺寸、壁厚分布等，确定导管架主要设计参数，得到安全经济的导管架结构；基于Visual Studio平台，借助Visual Basic语言完成导管架平台结构优化设计软件的开发。

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