风暴状态下自升式平台非线性动力分析模型

以风暴状态下的自升式平台为研究对象 ,建立了用于分析平台结构的非线性动力模型。该模型采用改进的NewWave模型描述随机波浪 ,借助非线性弹簧模拟平台结构的桩—土之间的相互作用 ,综合考虑了影响平台结构动力响应的动力敏感性、非线性以及波浪载荷的随机性因素 ;同时以波面极值出现前后的若干载荷循环作用下的结构响应结果作为对平台结构响应的估计 ,大大节省了计算时间。建立了简化的三维有限元结构模型。通过具体实例分析 ,给出了使用该模型进行风暴状态下自升式平台动力响应的计算步骤 ,并对分别采用非线性弹簧模型和传统的铰接模型时的平台结构动力响应进行了对比。计算结果表明 ,风暴状态下自升式平台甲板位移响应极值服从对数正态分布。使用该模型进行自升式平台动力响应分析时 ,能够兼顾模型复杂程度和计算效率 ,这为今后进行自升式平台结构动力可靠性分析奠定了基础。     

风暴状态下自升式平台非线性动力分析模型

以风暴状态下的自升式平台为研究对象，建立了用于分析平台结构的非线性动力模型。该模型采用改进的Newwave模型描述随机波浪，借助非线性弹簧模拟平台结构的桩-土之间的相互作用，综合考虑了影响平台结构动力响应的动力敏感性、非线性以及波浪载荷的随机性因素；同时以波面极值出现前后的若干载荷循环作用下的结构响应结果作为对平台结构响应的估计，大大节省了计算时间。建立了简化的三维有限元结构模型。通过具体实例分析，给出了使用该模型进行风暴状态下自升式平台动力响应的计算步骤，并对分别采用非线性弹簧模型和传统的铰接模型时的平台结构动力响应进行了对比。计算结果表明，风暴状态下自升式平台甲板位移响应极值服从对数正态分布。使用该模型进行自升式平台动力响应分析时，能够兼顾模型复杂程度和计算效率，这为今后进行自升式平台结构动力可靠性分析奠定了基础。     

漂浮式风力机驳船式平台响应特性分析

平台的稳定是海上漂浮式风力机能够安全运行的最基础保障.通过建立基于驳船式平台的海上风力机整机模型,采用有限元方法,研究了漂浮式风力机驳船式平台在风、浪、流3种环境载荷联合作用下的时频域动态响应.通过漂浮式风力机驳船式平台在时域和频域内的变化幅度来分析平台的动态响应特性,得到了波浪力即F-K力和绕射力对平台六自由度运动的贡献以及各波浪力随频率的变化趋势.结果表明:平台幅值响应算子和平台所受波浪力均在低频波浪作用下出现较大响应;平台在纵荡、垂荡和纵摇方向的运动响应较之其他3个方向更加明显.     

沉垫型自升式平台拖航状态强度分析

采用势流理论,考虑辐射和绕射的影响,计算了作用在平台上的波浪动压力,并定义了三组设计波;基于有限元模型计算得到了主船体、沉垫、桩腿和固桩架等结构在设计波下的应力分布;分析了沉垫型自升式平台拖航时的载荷与结构响应特点.结果表明,沉垫在斜浪下的结构响应是平台拖航可行性的制约因素;在拖航状态中,桩腿最危险部位在沉垫和主船体之间;在满足平台稳性的前提下,适当降低沉垫的位置可以改善平台拖航强度.     

基于POT方法的二元极值分布尾部特征的估计

在一元,二元极值分布模型的基础上,给出超额分布及样本均超额函数,并利用样本均超额函数图给出临界值的估计.在此基础上,运用POT方法对二元极值分布尾部特征进行估计.     

南海海域半潜式平台表面载荷分布分析计算

应用有限元仿真技术,以我国南海使用的深水半潜式海洋钻井平台为原型建立模型,进行极限工况下波浪参数搜索工作.依据ABS(American Bureau of Shipping)和DNV(Det Norske Veritas)规范,应用随机性设计波法搜索并确定深水半潜式平台两浮体之间分离力最大工况、纵向剪切力最大工况、绕横轴扭矩最大工况以及总纵垂向弯矩最大工况共四种极限工况下的波浪参数,并通过所得波浪参数计算平台表面载荷分布.     

基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析

根据南海海域海洋981半潜式深水钻井平台的实际工况,分析了该钻井平台与锚泊系统的风、浪、流等环境载荷;以海洋石油981半潜式深水钻井平台作为锚泊定位系统研究的对象,应用AQWA进行模拟仿真,建立了平台的三维模型,并分析了钻井装置在波浪载荷作用下的运动响应;鉴于该深水钻井装置采用12点对称布锚方式被固定在海平面上,通过改变顶部预张力倾角,分析在不同环境载荷下,顶部预张力倾角对锚泊系统的张力响应和钻井装置运动响应的影响。     

半潜式风电机组平台水动力模型试验及数值模拟研究

针对某深远海漂浮式风电机组运动响应受风载荷影响的问题,进行了缩尺模型的水池试验以及实尺模型的数值模拟计算：根据水池自由衰减试验得到的自由衰减曲线及衰减消灭曲线,对基于势流边界元建立的数值模型进行了必要的阻尼修正;用数值方法计算得到的平台运动RAO结果与水池试验生成白噪声非规则波时测量得到的平台运动响应结果进行了对比分析,确保了所建立数值模型的准确性,同时验证了白噪声非规则波试验的可行性;通过时域及频域数值计算方法与试验方法相结合,对比研究了恒风条件下和无风条件下白噪声非规则波作用时平台的运动响应,以及相关的波浪载荷与风载荷的幅值与相位频谱．根据上述计算及研究结果,最终初步总结出了风载荷对风电平台半潜式浮式基础的运动响应的主要影响形式及原因．研究结果表明：风载荷对平台运动的影响与风、浪载荷主要频率成分处频率、幅值以及相位有关．在风载荷与波浪载荷的能量集中频率基本一致,且与平台运动固有频率相重叠时,风载荷的影响会得以显著体现(本文中差异约22%),而影响的形式(增强或削弱运动幅值)则取决于此时风载荷与波浪载荷的相位差：当风、浪载荷同相位时,联合载荷作用下相关自由度的运动幅值将显著增大,反之...     

C11集装箱船参数横摇运动极值响应分析

基于窄带随机过程理论和Hermite变换法,本文提出了一种预测船舶参数横摇极值响应的新方法.以C11集装箱船为例,预测了其随机参数横摇极值响应的均值.将该结果与基于Monte Carlo法的数值结果对比,误差小于1%,证明了本文方法的正确性.同时,本文方法使用20条时间历程样本的预测精度与Monte Carlo法使用10~4条时间历程样本的预测精度相同,由此可以证明本文方法的高效性.本文还利用传统Gumbel模型对C11船参数横摇极值响应进行了预测.通过比较可以发现传统Gumbel模型的极值预测误差很大,证明传统Gumbel模型不适用于参数横摇这类非线性较强的运动极值预测.但是,即使利用新方法预测极值,也和模型试验结果之间存在一定的偏差.通过分析认为,这种预测误差是由于忽略了极大值之间的相关性导致的.     

极值指标下平稳序列的风险测度

平稳金融序列存在相依性,不满足独立同分布假设下极值理论的条件约束.讨论了极值指标下平稳随机序列的风险测度,通过估计极值指标θ并修正广义极值分布的位置参数和尺度参数,得到平稳随机序列的风险值.实证和检验表明平稳金融序列需要极值指标修正模型,提高风险值估计的准确度.     

冰激动载荷下自升式平台桩腿结构的安全评估

为了保证自升式平台冬季在冰区海域安全作业,应对桩腿结构在动冰载作用下的强度进行评估。应用ANSYS软件建立自升式平台和冰相互作用的仿真计算模型,实现了自升式平台结构的冰激瞬态动力分析,提出冰激动载荷下平台桩腿的静强度和疲劳强度校核的计算流程。对渤海某自升式钻井平台桩腿进行了强度校核,计算出不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤。计算结果表明,该平台的桩腿在冰激动载荷下的强度满足安全要求,冬季继续在冰区海域进行钻井作业是可行的。     

基于单人步行载荷参数的随机人群载荷模型

采用人行通道步行载荷测试系统,测试分析得到了单人步行载荷参数.在此基础上,综合考虑了人群分布、行人步频、步长、初始相位等随机因素,建立了一种随机人群步行载荷模型.以某人行桥为例,应用ANSYS有限元软件,对该桥在随机人群载荷作用下的动力学响应进行了分析.通过与实验测试的对比分析,表明采用该模型计算的人行桥响应与实验结果吻合性较好,从而验证了该模型的合理性与有效性.     

冰激动载荷下自升式平台桩腿结构的安全评估

为了保证自升式平台冬季在冰区海域安全作业，应对桩腿结构在动冰载作用下的强度进行评估。应用ANSYS软件建立自升式平台和冰相互作用的仿真计算模型，实现了自升式平台结构的冰激瞬态动力分析，提出冰激动载荷下平台桩腿的静强度和疲劳强度校核的计算流程。对渤海某自升式钻井平台桩腿进行了强度校核，计算出不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤。计算结果表明，该平台的桩腿在冰激动载荷下的强度满足安全要求，冬季继续在冰区海域进行钻井作业是可行的。     

张力腿平台局部系泊失效模式下动力响应分析

针对浮体-张力筋腱非线性耦合系统,采用时域分析方法对局部系泊失效下的张力腿平台进行动力响应分析,重点研究两根筋腱失效时筋腱失效位置、波浪载荷参数与平台各自由度动力响应的关系.结果表明:局部系泊失效对平台横荡、纵荡、艏摇自由度的动力响应影响远小于横摇、纵摇、垂荡自由度;失效位置与平台动力响应关系密切,失效筋腱位置越集中,平台响应越大,反之亦然;筋腱失效后平台在不同波浪载荷参数下的运动特性及顶端张力表现各异.垂荡瞬态阶段响应对波高和波周期敏感性较强,垂荡稳态阶段响应对浪向、波高和波周期敏感性较强;纵摇(横摇)瞬态和稳态阶段响应对浪向、波高和波周期敏感性均较强;波浪载荷参数对筋腱顶端张力的影响较小.     

基于AQWA的张力腿平台动力响应分析

为研究极端海况下张力腿平台(TLP)的动力响应性能,对一典型传统式TLP平台进行整体设计,并应用势流理论和波浪的辐射/衍射理论,结合水动力分析软件AQWA,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的共同作用,对平台在极端海况下的动力响应进行了数值模拟分析,计算在多个不同入射角波浪作用下的平台六个自由度上运动的幅值响应算子(RAOs),模拟分析在极端海况P-M波浪谱作用下平台的动力响应和张力腿的运动响应.结果表明:波浪入射角的不同对平台垂荡运动的RAOs没有明显的影响,对另外5个方向运动RAOs的幅值有明显影响;张力腿提供的附加刚度,对平台上体纵、横摇及垂荡响应作用明显,对平台纵、横荡及首摇也有一定的限制作用;平台的动力响应主要由波浪荷载引起;张力腿在平台上体带动及流荷载作用下会产生较大幅度运动.总之,在张力腿的有效约束下TLP平台可以避开能量集中的波浪频率,表现出良好的纵、横摇及垂荡性能,而张力腿的安全和性能将成为平台安全和性能的重要指标.     

静水弯矩和波浪弯矩的随机组合

基于静水载荷的时间变异性，导出了一种确定静水载荷效应与波浪载荷效应组合极值的新方法，与基于FBC（Ferry Borges Castenheta)模型或随机过程的上跨率组合形式相比，新方法直观易懂，实施方便，考虑到规范中给定的最大允许静水载荷效应对应的普通接受的超越概率水平，以及静水载荷过程跨越某一固定水平概率的上界特性，规定静水载荷过程超越20年最大允许静水弯矩的概率为确定载荷效应特征值的概率水平，经过这样处理，避免了载荷效应特征值的过高估计，数值分析表明，该方法可以得到组合载荷效应特征极值的一致估计。     

基于极值理论的洪水灾害损失模型研究

巨灾风险具有发生概率低、毁灭性强等特点,其分布的极值与以往的经验分布不同,具有典型的厚尾特征.运用基于GPD分布的POT模型对我国历年洪水的损失数据进行拟合,并对形状参数及尺度参数进行估计,以此研究巨灾损失的尾部特征,得出结论,并提出建议,对巨灾债券产品的设计和定价具有重要的意义.     

基于动态极值VaR股指分析的中国行业风险研究

应用动态极值VaR模型分析中国行业股票价格指数,对不同市场条件下中国行业风险进行实证研究.在McNeil等提出的GARCH模型与极值理论基础上,运用Huisman等提出的VaR法修正上述风险值估计方法,构建了动态极值VaR模型.在该模型的构建中考虑了风险因子的时变特性,采用EVT方法对风险因子的厚尾特性进行建模,简化了风险值的估计过程,并提高了估计的准确性.动态极值VaR模型能够较好地刻画风险尾部分布特性,同时能够比较准确地度量所研究时间段内的市场风险和行业风险.研究结果表明,不同市场条件下各行业的风险特性具有显著的变化.最后利用Kruskal-Wallis一致性检验对上述结论进行了验证.据此,在资产组合管理过程中,有必要依据市场环境和行业风险特性对资产配置比例进行调整.     

组合载荷下半潜式平台极限强度评估方法研究

采用非线性有限元方法,计算了不同组合比例下剪切扭转耦合作用时的半潜式平台极限承载力,基于设计波法对波浪载荷进行预报,研究了剪切扭转组合载荷对极限承载力的影响,计算了结构的剪切指数和扭转指数,用隐函数拟合得到了单一载荷和组合载荷下极限强度的联合关系式.基于现有规范,提出了一种考虑组合载荷作用下半潜式平台极限强度评估方法.研究结果表明:剪切和扭转两种载荷的同时作用会削弱单一载荷作用下平台的极限承载能力,所提出的组合载荷极限强度评估方法可对半潜式平台进行合理评估.     

基于极值点的混沌系统参数估计方法及应用

根据连续混沌系统状态变量的数值具有多极值,且极值的大小和位置都是随机的特点,利用状态变量在极值处导数等于零,将混沌动力学微分方程在状态变量的极值点处化为代数方程,结合最小二乘法提出了基于极值点的混沌系统参数估计方法.在获得采样数据的情况下,用该方法对洛伦兹混沌系统的未知参数进行了辨识,并用Matlab软件进行了仿真.抗噪声干扰能力测试结果表明,该方法具有较好的抗干扰能力,可用于估计连续混沌系统未知参数.