导管架平台碰撞极限承载力的非线性集群并行计算

将并行计算理论和方法引入到导管架碰撞极限承载力的非线性分析中,根据美国石油学会API RP 2A-WSD标准中的方法建立桩腿非线性抗侧力-位移曲线,考虑桩-土非线性的特点分析导管架碰撞极限承载力。利用该方法对埕岛油田某导管架平台的碰撞极限承载力进行研究,分别得到平台在碰撞力作用下的平台顶部荷载-位移曲线、主桩腿弯矩变化、Mises应力变化曲线等。将集群并行运算的结果与单一PC机的结果进行对比,验证并行计算的计算精度和计算效率,同时研究不同影响因素对并行加速比和并行效率的影响。计算结果表明:平台主桩腿最大位移、应力随碰撞位置的降低而增大;碰撞位置越低,平台的碰撞极限承载能力越大;并行计算所得到的结果与单一PC机运算得到的结果相差很小,是可信的;并行加速比随着参与并行结点数的增加而增大,并行效率随着参与并行结点数的增加而下降;随着模型节点和单元数目的增多,集群的并行效率提高,并且越复杂的模型和结构在进行计算时集群并行计算能力的优势越明显。     

冰区导管架平台冰激振动隔振问题

冰的连续挤压引起柔性结构的剧裂 表明冰荷载的动力性质和对该问题采取对策的必要性，基于矩阵摄动和动力子结构方法，系统地建立了改善冰与结构动力相互作用的结构布置优化方法，一座渤海导管架平台在一定的程度上鉴别了该方法的可行性及其效果。     

导管架平台地震响应谱分析

该文利用海洋平台结构专业分析软件SACS对我国渤海海域某导管架海洋平台进行地震响应谱分析,对非线性的桩-.土系统,采用等效基础刚度的方法转换为线性基础,建立了导管架平台有限元模型.首先进行平台的模态分析,获得平台的自振特性和振型,分别计算不同振型对地震作用的响应并组合,得到不同杆件在地震动力作用和平台重力影响下的应力,依据美国API规范对平台杆件名义应力、管节点冲剪、桩强度和桩基承载力进行校核.     

极端环境下导管架平台连续倒塌鲁棒性评估

基于Pushover和AP法分析平台结构极限状态及剩余强度储备比,探讨不同类别承载模式的构件对平台结构抗倒塌能力的影响规律;采用W_(DSR)、W_(RIF)和W_(SRF)确定性指标,评估平台结构鲁棒性和构件重要度。考虑平台抗力受环境载荷变化的影响,基于MSA和LSIA建立随机平台在随机载荷下的可靠度评估方法,提出导管架平台"安全评定图"概念,对服役平台全尺度载荷下的安全性进行标定,在此基础上,对导管架平台进行概率鲁棒性评估。研究表明:平台抗力对水平撑构件的失效不敏感,水平撑的确定性鲁棒性指标较大,可视为冗余性构件;斜撑对保证平台结构的鲁棒性起关键作用;这类构件的失效对结构承载能力影响相对显著,在进行平台结构鲁棒性设计时,应保证其具有足够的强度与韧性。提出的"安全评定图"能够提高平台概率鲁棒性评估的计算精度。     

导管架平台结构完整性的柔度监测

利用导管架平台模型在波浪中倾域动响应，构造几种广义柔度，将所提出的广义柔度法应用于平台模型的完整性检测，证明它与传统的柔度法有很好的一致性，便于实际应用。     

基于ANSYS优化分析的导管架损伤识别

采用有限元软件ANSYS自带的APDL语言和可以考虑水影响的PIPE59单元,建立了管架平台的参数化有限元模型,通过改变有限元模型中的单元几何参数和物理参数的方法,描述导管架在作业中常见的腐蚀、弯曲等损伤情况。选择和测取导管架上部远离损伤位置节点处的模态位移,创建目标函数;利用ANSYS的优化功能寻找某种对原完好导管架有限元模型进行修改后的模型,使其在测试节点的数据与预先建立的存在损伤的模型对应节点的数据趋于一致,从而实现识别导管架的损伤类型和损伤位置。计算结果表明当计算步数达到20000时,对于单处损伤的情况,损伤位置以及损伤程度识别准确率平均可达到90%以上;对于两处损伤同时存在的情况,损伤位置以及损伤程度识别准确率平均可达到70%以上。     

极端波浪载荷下导管架平台抗倒塌性能评估

提出载荷序列增量分析(LSIA)方法,对极端波浪载荷下导管架平台结构极限状态进行分析。LSIA能够考虑不同波高及可能的甲板上浪载荷对平台侧向载荷分布的影响,"追踪"平台在不同载荷重现期作用下的真实响应,从而克服当前Pushover的缺点。基于LSIA等效承载能力曲线,提出倒塌重现期NCP,使得平台抗倒塌能力评估指标具体化。以K型和X型两种不同结构形式的导管架平台为例,采用LSIA方法对其进行抗倒塌性能评估,并与Pushover进行分析对比。结果表明,LSIA具有更高的评估精度,能够确定平台结构真实的倒塌状态与失效模式。     

深水导管架平台风激振动条件下构件基频的计算

拖航工况下,深水导管架平台受风激振动影响严重,校核平台风激振动的关键参数为杆件基频,当前规范对导管架中构件的基频计算尚无确切公式.工程中目前认可的基频计算公式,是针对单独杆件设计,缺乏对复杂构件结构形式与杆间约束的考虑.沿用原计算方法对复杂类构件进行基频计算时,会造成较大误差.本文采用ANSYS有限元软件建立深水导管架平台模型,应用构件受激励后的自由衰减对常见构件类型的基频进行分析,根据结果对各类构件的固结系数Φ进行修正.     

石拱桥极限承载能力分析

应用极限平衡理论以石拱圈极限偏心距为约束条件、实际车辆活载的外加载荷系数为目标函数 ,建立了石拱桥极限承载能力分析的线性规划数学模型 .分析了一座石拱桥通过特大荷载问题 ,结果表明 ,本方法是简洁、可行的 .该理论计算模型为分析现有石拱桥的承载潜力提供了一个新的思路     

基于一维卷积GRU网络的导管架平台动力响应实时预测与分析

为有效进行波浪荷载作用下海洋导管架平台动力响应实时预测,提出一种综合一维卷积与门控循环复合神经网络(1DCNN+GRU)的动力响应预测方法。基于SACS程序平台建立单层甲板的四桩腿导管架数值计算模型,通过非线性数值模型分析其在波浪作用下动力响应状态,从而得到结构动力响应时程样本数据,并经标准化处理后,输入到由Pytorch框架搭建的复合神经网络中进行训练与测试。计算分析结果表明：该1DCNN+GRU复合神经网络预测方法具有良好的求解精度和稳定性,各求解步时长远小于预测提前量,能够实现海洋导管架平台动力响应的实时预测,可为相关工程实践提供参考。     

圆钢管平面K型间隙节点极限承载力及其影响因素

以圆钢管平面K型间隙节点为对象,利用非线性有限元对其极限承载力进行了研究.分析了主、支管轴线间角度θ,支、主管直径比β（d/D）,主管径厚比γ（D/T）以及不同的边界条件及加载方式对节点极限承载力的影响.通过有限元计算值pu与规范公式计算值pcu的比值发现,规范公式对K型间隙节点承载力的计算偏向保守,且未考虑边界条件对节点承载力的影响.     

大跨径拱桥极限承载力

针对大跨径拱桥具有比弹性理论方法计算出的结果高得多的承载力问题,在分析拱桥极限承载力常用方法的基础上,根据拱桥结构具有形成"四铰"所必须的塑性条件,在达到四铰破坏以前,结构满足纵向和横向的压屈稳定条件,拱轴截面受压区极限应力图形可换算为矩形应力图形等基本假定,以四铰破坏为条件,推导出逐次逼近法计算大跨径拱桥的承载力计算公式,为大跨径拱桥的设计与施工提供了一定的理论依据。     

极端风暴载荷下导管架平台的动力响应分析

为评估导管架平台在极端风暴工况下的整体安全性能,基于ABAQUS有限元软件建立导管架平台的有限元模型,在极端平均风工况下对平台进行了静力分析,在极端脉动风工况下对平台进行了动力分析,重点探讨了平台在三种极端风暴工况下的应力、位移、速度及加速度响应。结果表明：平台的应力集中容易发生在桩腿桩基处,平台在极端风暴工况下的位移及应力响应均满足设计需求;平台强轴的固有频率大于弱轴的固有频率,自振周期远小于波浪周期,不会发生波激共振;平台在极端风暴工况下的位移及加速度响应极值可为结构振动监测系统的预警阈值设定提供参考。     

结构疲劳累积损伤与极限承载能力可靠度

根据反复荷载作用造成的疲劳累积损伤对结构极限承载力的影响，研究了疲劳累积损伤下结构承载能力的可靠度计算方法，并以钢-混凝土组合结构的抗剪螺栓为例进行了分析。结果表明，即使常规的极限承载能力可靠度（不考虑疲劳累积损伤）和疲劳可靠度都很高，疲劳累积伤下结构的实际承载能力可靠度也可能较低，因此，在有条件时应对结构疲劳累积损伤下的极限承载力进行验算。     

基于能力谱法导管架平台抗震性能评估

针对现行海洋平台抗震规范无法考虑平台结构弹塑性抗震性能及地震失效机制问题,提出基于能力谱法海洋平台抗震性能评估方法,获得平台结构抗震性能及失效模式,解决强震作用下海洋平台结构弹/塑性抗震评估技术难题。基于规范推荐地震弹性设计谱,采用折减系数建立弹/塑性反应谱,结合渤海某导管架平台,采用能力谱法进行弹/塑性抗震性能评估。结果表明:能力谱法计算简便,对于以第1阶振型为主导地震响应的平台结构具有较好的精度;采用能力谱法评估地震惯性载荷时须考虑其高度效应,可采用倒三角或高度等效加载方式;桩基失效是平台结构地震作用下主要失效模式,平台抗震设计时应保证桩腿具有足够强度和入泥深度,避免强震作用下桩基失效而导致平台结构整体倾覆。     

核电厂严重事故下预应力混凝土安全壳极限承载力分析

安全壳作为反应堆和环境之间的实体屏障,需要在各种事故工况下能够防止或缓解放射性物质向环境的释放,其中严重事故下的极限承载能力是衡量安全壳完整性的重要指标。通过构建预应力混凝土安全壳结构模型,分别考虑材料本构模型、预应力损失和严重事故下的温度压力效应,对不同内压载荷下安全壳的结构特性进行非线性有限元分析计算,并结合失效准则,研究安全壳极限承载力的确定方法。结果表明：安全壳极限承载力由设备闸门附近区域的应力水平控制,当内压增大到0.96MPa时,安全壳筒壁混凝土全截面达到抗拉强度,大部分混凝土退出工作,当内压增大到1.21MPa时,设备闸门附近的钢衬里出现一定的屈服,安全壳达到承载力极限状态。