自升式平台整体与局部有限元模型关系研究

论文摘要

自升式平台作为近海石油钻井作业的主要设施,其结构安全性能受到广泛关注,随着工作水深的增加,对围井区升降机构的精确校核成为迫切的需要。限于现今计算机硬件的发展水平,建立围井区局部精细有限元模型成为解决该问题的最佳方式,如何最为真实地模拟围井局部区域的受力情况,成为解决该问题的关键。本文运用ANSYS软件,对某百米工作水深的自升式平台建立了整体和局部有限元模型,对整体模型按照资料数据设置板梁参数并加载所有载荷,从计算结果中提取桩腿与固桩架之间的作用力施加于局部模型,来模拟局部模型的受力情况。对于整体和局部模型计算结果的处理,按照中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》(2005年),进行了板材和骨材的屈服强度校核以及所有板架结构的屈曲强度校核。通过对局部模型不同边界舱段情况下应力云图的对比分析,直观地判断了边界效应的影响范围。通过提取14组不同位置板架样本的应力结果数据进行对比计算,得出了边界效应作用的量化结论。整体和局部有限元模型的校核分析,说明了现今计算机硬件水平下,完全可以通过这一方式对百米以上水深复杂自升式平台进行有效的强度分析。围井区应力图像和数据的分析,对自升式平台围井区计算中如何避免边界效应的影响具有一定的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及其意义
• 1.2 工程实际现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 结构有限元分析基本理论
• 2.1 有限元发展概况
• 2.2 有限元分析原理
• 2.2.1 有限元分析过程
• 2.2.2 有限元法优缺点
• 2.3 ANSYS 软件介绍
• 2.4 单元特性简介
• 2.4.1 SHELL63 单元特性
• 2.4.2 BEAM188 单元特性
• 2.4.3 PIPE59 单元特性
• 2.4.4 COMBIN14 单元特性
• 第三章 自升式平台有限元模型的建立
• 3.1 目标平台简介
• 3.2 目标平台有限元建模方法分析
• 3.3 平台整体和局部有限元模型的建立
• 3.3.1 整体模型的建立
• 3.3.2 局部模型的建立
• 第四章 平台船体有限元强度校核
• 4.1 平台静力强度校核思路
• 4.2 平台有限元模型载荷模拟
• 4.2.1 整体模型的载荷模拟
• 4.2.2 局部模型的载荷模拟
• 4.3 结构屈服应力分析
• 4.3.1 整体模型屈服应力分析
• 4.3.2 局部模型屈服应力分析
• 4.4 结构屈曲应力分析
• 第五章 局部有限元模型边界效应
• 5.1 问题的意义及其研究思路
• 5.2 应力云图对比分析
• 5.2.1 围井区板架应力云图对比分析
• 5.2.2 横向板架应力云图对比分析
• 5.2.3 纵向板架应力云图对比分析
• 5.3 应力数据对比分析
• 5.3.1 围井区板架应力数据对比分析
• 5.3.2 横向板架应力数据对比分析
• 5.3.3 纵向板架应力数据对比分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢