基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型,提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法,并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析,并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命,分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明,较高冰速下平台动力响应较小;自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致,这进一步验证了新计算方法的可靠性,为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型，提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法，并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析，并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命，分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明，较高冰速下平台动力响应较小；自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致，这进一步验证了新计算方法的可靠性，为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

土的应变软化模型及其在边值问题中的应用

为深入认识土体的变形与破坏规律和合理设计土体的承载能力 ,根据密砂的三轴试验数据 ,建立了反映土的应变软化的弹塑性模型。用有限元法对密砂的厚壁筒内压扩张问题进行了计算 ,结果表明密砂的厚壁筒的内压扩张问题具有整体软化和突然崩塌式的破坏特性 ,说明所建立的应变软化模型有较好的适用性     

渤海海洋平台不规则锥体抗冰振性能研究

海洋平台桩腿外侧立管结构在海冰载荷直接作用下易发生强烈冰激振动响应,继而导致立管结构低周疲劳断裂破坏。本文提出了应用不规则锥体作为降低立管结构强烈冰激振动的方法,通过现场振动监测数据及数值计算分析表明,在工程实践应用中不规则锥体有效地降低了立管结构的冰激振动响应,避免了立管结构低周疲劳失效问题,从而也为平台结构外侧立管结构的抗冰振提供了一种参考方法。     

海上风电复合筒型基础粉质黏土下沉试验分析

复合筒型基础的沉放是一项关键施工过程.沉放时土体在施工负压下受到扰动,土体中土压力和孔隙水压力发生变化,对沉贯阻力造成影响.针对复合筒型基础的沉放过程,在粉质黏土中开展了大比尺模型试验.试验中监测了基础舱内压力、周围土体的土压力及孔隙水压力的变化.通过理论计算,对试验模型沉贯所需负压进行预测,并将试验施加负压与预测负压进行对比.试验结果表明:基础周围土体土压力和孔隙水压力在负压作用下均减小,且筒壁内侧土体土压力减小程度大于外侧土体;沉放过程中基础发生倾斜时,通过向高舱处抽负压可以有效调整基础的倾斜度;预测负压大于试验施加负压,当使用Houlsby提出的计算方法计算筒型基础在粉质黏土中的沉贯阻力时,摩擦系数建议取0.3.     

滚轮与型筒外圆几何误差对离心铸造型筒振动性能的影响

滚轮支承卧式炉管离心铸造机型筒的振动对炉管最终质量有较大影响,而滚轮与型筒外圆的几何误差是形成铸造型筒振动的主要因素之一。本文通过对铸造机型筒的力学分析,建立了描述滚轮与型筒几何误差的数学模型,给出了计算滚轮与型筒接触点坐标的计算方法,进而得到型筒转子受到支承滚轮的激励力随时间变化的计算模型,再应用传递矩阵法,构建了能够在考虑支承滚轮与型筒外圆几何误差的情况下对型筒振动性能进行计算的方法。通过一个具体的算例进行了计算研究,结果表明滚轮与型筒表面几何误差对型筒转子振动性能有显著的影响。     

渤海海洋平台不规则锥体抗冰振性能

海洋平台桩腿外侧立管结构在海冰载荷直接作用下易发生强烈冰激振动响应,继而导致立管结构低周疲劳断裂破坏。提出了应用不规则锥体作为降低立管结构强烈冰激振动的方法,通过现场振动监测数据及数值计算分析表明,在工程实践应用中不规则锥体有效地降低了立管结构的冰激振动响应,避免了立管结构低周疲劳失效问题,从而也为平台结构外侧立管结构的抗冰振提供了一种参考方法。     

近海浅滩地区大尺度海上风电筒型基础在风荷载作用下的响应

把现场实测的加速度时程转换为实际荷载作用在模型中,把风速时程转化为风荷载,用ABAQUS有限元软件分析了基础和土体在荷载作用下的响应,比较了风荷载和塔架涡激振动等其他因素分别对实际荷载的贡献;主要研究了沉降的发展和基础及周围土体应力在不同时程内的变化,以及加载结束后土体内的等效塑性区等影响区域的情况,通过变化土质参数（土体密度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角等）,考察了筒型基础在不同土质中荷载作用下的反应情况.研究表明：随着加载的持续,土体中的应力值逐渐增大,基础周围的土体会产生马鞍形的沉降,土体中的等效塑性区产生在基础底部距筒底端约2倍筒高处,土体的强度越大,筒的沉降越小其对周围土体的影响范围也越小.     

海上风机复合筒型基础负压沉放调平

复合筒型基础是一种巨型宽浅式负压沉箱基础,其筒内设置分舱以对托航、沉放、调平等进行控制.渗流与负压是筒型基础重要的研究内容,而目前尚未发现对复合筒型基础的相关研究.针对复合筒型基础,通过数值模型研究了其沉放调平渗流特性,以出口水力梯度为控制条件,建立了均质砂土中临界负压计算公式,并与无分舱板情况进行比较;最后分析了土质分层和渗流"反作用"对渗流场的影响.结果表明:分舱板使筒型基础沉放临界负压降低约10%,调平临界负压随倾角迅速下降;分层土体中相对渗径变长,临界负压增大,不容易发生渗透破坏;渗流使筒内土体疏松,渗透系数变大,造成内侧土体中水力梯度减小,对土体渗透稳定起到保护作用.     

黏土中宽浅式筒型基础与地基的地震响应

我国近海地基以软黏土地基为主,在地震频发的场地中,地震荷载的作用会导致浅层黏土地基的土强度发生弱化,而宽浅式筒型基础是一种新型的海上风电基础,其入土深度较浅,因此宽浅式筒型基础对地震作用下浅层土体的强度弱化较为敏感.为研究黏土中宽浅式筒型基础与地基的地震响应规律,以实际场地中原型宽浅式筒型基础为依据,参照原型宽浅式筒型基础的1阶自振频率设计并开展了一系列离心机振动台试验,监测了宽浅式筒型基础作用下黏土地基在震中和震后的孔隙水压力响应,分析了宽浅式筒型基础和黏土地基的加速度变化,研究了筒型基础作用下黏土地基的剪应力-剪应变关系,揭示了黏土地基中宽浅式筒型基础结构与地基的动力响应规律.结果表明,地震作用下黏土地基中的超静孔隙水压力累积存在滞后效应,且位于筒型基础中心线上土体的超静孔隙水压力相对较小,宽浅式筒型基础产生的大面积附加荷载作用有利于减小黏土地基振动弱化程度;随着埋深的减小,黏土地基的加速度在ELCentro波作用下呈线性衰减规律,在SIN波作用下呈非线性衰减规律,塔筒处加速度与基础顶盖处加速度相当且峰值加速度明显小于浅层地基;基础底面以下土体的应力应变滞回圈随埋深的增加而增大,而基础底面处土体的剪应变明显提高.     

非均质土层中单桩水平动力阻抗计算及影响因素分析

运用土动力学和结构动力学原理．基于改进的Winkler地基梁模型,考虑了地基土的成层非均质性和桩土界面的相对分离效应以及桩侧土的弱化效应,采用数理方程方法分别求解桩与土的振动方程,建立了水平荷载作用下单桩动力阻抗函数的计算力学模型．通过数值计算将得到的单桩水平动力阻抗随激振频率的变化关系与现有的计算和试验结果进行了对比．验证了计算方法的合理性,进而通过变动参数计算得到了桩周弱化土域、桩土界面接触状态、桩身长细比和桩土刚度比等对单桩水平动力阻抗函数的影响规律。     

张力腿平台整体式负压基础沉贯及抗拔模型实验

张力腿平台是一种理想的深海开发平台.桶形基础是目前世界上新式基础形式,其适用的土质范围、水深范围及环境荷载均相当宽广.如果能将桶形基础应用于张力腿平台,则会使张力腿平台更加经济实用.实验中使用一种自主设计的桶形基础模型沉贯及抗拔实验仪器,进行相应的模型实验,以探索将桶形基础应用于张力腿平台的实用性.实验证明水头驱动力可以代替泵抽吸实现桶基沉贯,实验装置较好地模拟了张力腿受动载荷作用的工作情况,初步探求了动载荷对桶形基础的影响.     

海上桶型基础平台负压下沉渗流场的数值分析

采用有限元-无限元方法对负压作用下的海上桶型基础周围海底土体的渗流场进行数值计算与分析，给出了桶型基础负压下沉渗流场的分布规律和渗流量，流速分布以及水力坡降的计算方法，计算结果令人满意，为桶型基础的设计提供了依据。     

基于多元统计的筒型基础海洋平台拖航分析

以筒型基础海洋平台为研究对象,通过模型试验测定了不同拖航组合时的平台加速度、拖缆力、筒内气压力以及筒底水压力,并用因子分析和聚类分析对10个力学参数测试结果进行分析比较,用于筒型基础平台随浪、顶浪时最佳拖航方式的选取判别．因子分析结果表明,总方差的82％的贡献来自于前3个因子,所对应的平台x、y、z方向加速度、拖缆力、1#筒与3#筒气压力以及1#筒水压力为系缆平台拖航的特征力学参数．聚类分析结果表明,可以通过筒型基础平台拖航过程力学参数的测定来归属不同的拖航组合．     

筒型基础系缆平台沉／拔过程侧摩阻力原型测试

介绍了1999年首次安装在渤海锦州9－3地区多筒基础平台安装施工过程中的侧摩阻力原型测试研究，描述了简型基础上沉和上拔过程中筒壁侧摩阻力的测试系统和测试方法，给出了主要测试结果并与现行规范进行了对比分析，这项成果对筒型基础平台的设计和施工具有直接的参考意义。     

筒基平台气浮拖航倾斜角模型试验

以锦州9-3筒型基础系缆平台为对象,在拖航速度、筒位置以及平台吃水深度一定的条件下,通过模型试验测定了筒型基础平台以不同倾斜角度随浪与顶浪拖航时的平台运动加速度、筒内气压力、筒底水压力以及拖缆力,并对试验数据进行比较分析,用于研究倾斜角对筒型基础平台随浪与顶浪拖航时基本力学参数的影响分析．试验结果表明,设置一定的倾斜角度,可明显降低筒型基础平台拖航时的摇摆以及升沉运动的幅度,且随浪拖航效果要优于顶浪拖航效果;采用设置倾斜角度的方法来提高筒型基础平台的拖航稳性是以显著增大拖缆力为代价的．     

筒型基础负压沉贯中的动态物性参数

为研究筒型基础内海积土的物性参数，结合筒内沉贯土层性质及沉贯环境，应用J2流动理论和各向同性硬化原理计算沉贯过程中土颗粒的应变，考虑到土中出现贯通裂隙，应用离散元方法计算土体骨架应变,结合土颗粒和土体骨架应变，从土的孔隙率和渗透率的定义出发，推导出沉贯过程中筒内海积土物性参数的动态模型-最后，通过实例计算验证了模型和计算过程的正确性．     

淤泥土中筒型基础负压电渗加固试验研究

筒型基础在淤泥土地基中要实现较高的承载能力,需对筒内淤泥土进行加固处理.通过负压法及负压电渗加固法对300mm和600mm筒径的筒型基础模型进行加固试验,结果显示在对地基仅采用抽负压处理时,筒径尺寸的变化对于土体最终处理效果基本没有影响,而相比于单一的负压加固法,负压电渗加固法对筒型基础的加固效果更为有效,尤其筒径越大电渗的作用效果越明显.分析发现负压电渗加固法存在一个有效时间点,通电时间控制在有效时间点附近可以在有限的时间内取得良好的地基处理效果,避免过多的能量损耗.     

非共轴本构模型在吸力式桶形基础承载力数值计算中应用

当吸力式桶形基础承受竖向荷载作用时,其周围地基容易发生整体剪切破坏,由主应力旋转引起的非共轴现象不容忽视.基于有限元软件ABAQUS二次开发端口UMAT,将非共轴本构模型应用到桶形基础的竖向地基承载力问题的有限元计算中.结果表明,非共轴模型对地基的整体剪切破坏模式没有影响,但是对地基竖向承载力-位移曲线具有显著的软化作用,同时,对地基的竖向极限承载力具有降低作用.如果通过竖向位移来确定地基容许承载力,则非共轴模型得到的计算结果是比较安全的.