渤海湾浅海海洋平台动力分析及优化设计

摘要

作为海上油气田开发的重要设施,海洋平台起着举足轻重的作用。由于海洋环境十分恶劣,环境海风、波浪、洋流、地震等环境动力荷载与作用都会影响海洋平台的安全。渤海湾地区属于温带季风气候,冬季有结冰现象,并且我国处于世界两大地震带交叉处地震活动地带,作为随机过程的巨大冰荷载与地震作用更是对海洋平台的安全造成巨大的威胁。采用静力法对海洋平台进行分析设计,不能充分考虑平台在动力作用下的不利放大响应,存在一定的缺陷,我国多个平台在冰撞击或地震作用下发生破坏。本文基于渤海湾浅海海洋平台在动力环境荷载作用下的动态响应进行分析,建立合理的海洋平台有限元模型,根据我国海洋平台相关规范及渤海湾环境条件,选择相应的荷载计算理论,分析海洋平台在各种荷载工况下的受力情况;利用有限元软件模拟海洋平台结构,通过APDL语言分析海洋平台在各种工况下的动力响应,寻找出最不利荷载工况组合;通过ANSYS的优化模块及可靠度分析模块,对海洋平台可靠度进行分析,并且对结构进行优化设计和优化方法探讨。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 海洋平台的发展状况

1.2.1 国外的发展历程

1.2.2 国内的发展历程

1.3 海洋平台的分类

1.4 结构优化设计的发展

1.5 本文研究的内容

第二章 结构优化的基本原理及方法

2.1 结构优化中的基本概念

2.2 结构优化算法简介

2.2.1 无约束优化计算方法

2.2.2 约束优化计算方法

2.2.3 现代优化计算方法

2.3 基于可靠度优化理论

2.3.1 结构可靠度的基本理论

2.3.2 可靠度的计算方法

2.3.3 基于可靠度的优化设计

第三章 海洋平台环境荷载与作用分析

3.1 海洋风荷载

3.1.1 设计风速的确定

3.1.2 风荷载

3.2 波浪荷载

3.2.1 波浪要素

3.2.2 波浪理论

3.2.3 波浪力

3.3 海流荷载

3.3.1 流速

3.3.2 海流力

3.4 冰荷载

3.5 地震作用

3.5.1 地震作用

3.5.2 地震反应谱

3.5.3 地震作用

第四章 导管架海洋平台有限元分析

4.1 ANSYS软件介绍

4.2 导管架平台建模

4.2.1 导管架平台工程概况

4.2.2 有限元模型单元的选取

4.3 环境荷载及作用计算

4.3.1 设计依据

4.3.2 环境荷载与作用取值

4.4 导管架模型模态及谐响应分析

4.5 环境荷载作用下的平台响应分析

第五章 导管架海洋平台结构优化及可靠性分析

5.1 基于ANSYS的优化分析

5.2 导管架平台截面优化模型

5.3 海洋平台结构优化分析过程与结果

5.4 基于ANSYS的平台可靠性分析

5.5 海洋平台结构可靠性分析过程与结果

结论与展望

1.结论

2.展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢