海洋平台立管的传感器优化布置

为了满足海洋平台结构健康监测和损伤识别的要求,提出了一种以协调模态可观测性与损伤可识别性为目标的传感器优化布置方法。首先根据结构运动方程,利用损伤导致结构响应的变化,推导了结构响应与模态、损伤灵敏度的近似解析解。其次,建立包含模态信息和损伤灵敏度信息的传感器优化数学模型。最后利用奇异值分解方法,发展了一种以信息矩阵最大和条件数最小为目标的迭代算法。海洋平台立管的数值算例表明:该方法能够为海洋平台立管的健康监测提供可行的布点方案。     

海洋结构裂纹检测与维修优化

首先讨论了海洋结构含裂纹构件的失效准则及修复构件疲劳性能的评价模型。应用概率断裂力学方法提出了一个描述海洋结构检测与维修过程的可靠性模型 ,该模型同时考虑了疲劳和断裂两种失效形式 ,并可以评价检测、维修过程对平台可靠性的影响。基于该模型 ,开发了一个描述裂纹萌生与扩展过程的可靠性数值仿真器 ,用于对服役平台的检测和维修进行优化。用该数值仿真器对一个实例进行计算的结果表明 ,对裂纹进行检测优化时 ,不计断裂失效是不合理的。     

海洋结构裂纹检测与维修优化

首先讨论了海洋结构含裂纹构件的失效准则及修复构件疲劳性能的评价模型。应用概率断裂力学方法提出了一个描述海洋结构检测与维修过程的可靠性模型,该模型同时考虑了疲劳和断裂两种失效形式,并可以评价检测,维修过程对平台可靠性的影响。基于该模型,开发了一个描述裂纹萌生与扩展过程的可靠性数值仿真器,用于对服役平台的检测和维修进行优化。用该数值仿真器对一个实例进行计算的结果表明,对裂纹进行检测优化时,不计断裂失效是不合理的。     

液压模块钻机的结构设计特点及其在南海油田的应用

中国南海某油田块液压模块钻机是中海油第一台自行设计并应用的海洋液压模块钻机,具有轻量化、自动化程度高、作业安全性高等特点。对海洋液压模块钻机的钻井设备模块、泥浆模块、固控模块进行结构有限元分析,从3方面总结了海洋液压模块钻机的结构特点,并与常规模块钻机从重量方面进行对比分析。结果表明,海洋液压模块钻机结构强度满足要求,同时重量得到了大幅降低,可以满足各个工况下平台的结构强度和桩基承载力要求,项目最终得以顺利实施。     

“海洋平台结构检测维修、安全评定与实时监测系统”获得国家科技进步奖二等奖

由哈尔滨工业大学与石油大学(华东)等7家单位共同完成的“海洋平台结构检测维修、安全评定与实时监测系统”获得国家科技进步奖二等奖。该获奖项目是在中国海洋石油总公司资助下完成的,其中,石油大学(华东)机电工程学院陈国明教授承担了“海洋结构裂纹类缺陷评估与寿命预测的研究”分课题,对海洋导管架式平台的裂纹评估、寿命预测与安全检测技术等问题进行了较为系统而深入的探讨,取得了含裂纹平台构件可靠性综合评估、海洋结构整体疲劳寿命计算方法、海洋平台缺陷评定与寿命预测软件系统OSDALP及平台测点优化等多项成果。基于该分课题研…     

共用DSM的模块钻机总体与结构设计浅析

锦州25-1南Ⅱ期WHPE模块钻机是中国海洋石油的第1台两平台共用钻井支持模块(DSM)的模块钻机。介绍了该模块钻机的工程项目概况,与常规模块钻机比较,共享DSM的模块钻机有不同于常规钻机的设计特点。从模块钻机总体设计方案和结构设计两个方面分析,详细介绍了总体设计方案和设计特点,探究其结构形式和优化设计,采用SACS有限元分析软件对模块钻机结构进行强度分析,结果表明,结构强度满足规范要求。通过重量控制,该模块钻机结构钢材利用率更高。为海洋模块钻机的总体、结构设计提供参考。     

基于ISIGHT的贝雷架结构优化设计

根据北京起重运输研究所提供的设计图纸和主要技术参数,用通用的有限元分析软件ANSYS对起重机械上重要承载结构贝雷架进行了结构强度和刚度分析。在此基础上利用多学科优化平台ISIGHT对贝雷架结构进行优化,在满足设计要求的同时达到了减重的目的。     

某型号锻压机床上梁有限元分析及结构优化设计

在满足锻压机床上梁强度和刚度要求的情况下,集成ISIGHT／ANSYS／Pro／e进行结构设计优化．在结构优化中,保证体积不变,以减小最大应力和应变为目标,重点考虑上梁两边孔的位置．通过ISIGHT软件构建了一个锻压机床上梁结构尺寸优化软件集成系统,实现了上梁结构优化的整个过程．优化结果表明通过该设计方法得到的上梁孔结构布局合理且能够满足强度要求．     

基于多目标遗传算法的拖拉机变速箱体优化设计

提出基于ANSYSWorkbench平台箱体结构的有限元模型建立方法,对其在最大载荷工况下进行静力分析。以保证结构刚度为约束奈件,以减轻结构重量和提高结构强度为目标,采用多目标遗传算法对箱体结构关键参数进行优化设计。结果表明,多目标遗传算法能在可行域内快速准确地获得箱体结构优化设计的Pareto最优解集,在满足结构刚度的前提下,实现箱体结构的优化设计。     

电动摩托车车架结构优化设计

为分析某型号电动摩托车车架在振动工况下的结构强度并减轻重量,基于瞬态动力学理论,采用有限元方法,建立车架瞬态分析有限元模型,计算车架在振动工况下的动强度,得到车架在该工况下的应力分布状况,在此基础上结合Hyperworks优化模块建立以车架重量为目标函数的优化模型,在满足强度约束条件下对车架结构进行优化设计。理论计算和实验研究表明：该车架结构强度有一定富裕,在振动工况下安全系数较高,存在一定优化空间,优化后车架结构强度得到一定提高,符合制造工艺,同时车架重量减轻了12.1%,说明该优化方法对车架结构设计有一定指导意义。     

满足固有频率相似的海洋平台相似模型设计

基于Bockingham的π定理,推导出海洋平台相似模型设计需要满足的条件,并分析了实现各个相似比的基本条件.分析发现,在海洋平台相似模型设计中,模型与原形的固有频率相似是最难以满足的相似条件,但它对动力相似又至关重要.作者首次引入固有频率比相对误差作为模型相似程度的衡量标准,通过分析各个参数对固有频率比相对误差的影响,最大限度地满足相似比条件,为海洋平台相似模型设计提供了实用方法.应用该方法对南海W12-1海洋采油平台进行模型设计,得到较为满意的相似模型.     

不同地震强度作用下导管架海洋平台的动力响应研究

导管架平台在世界各地的海洋石油天然气能源开发中得到普遍应用,本文旨在分析导管架海洋平台在地震强度分别为7,8,9度作用下动力响应研究的意义,同时,利用ABAQUS软件,对导管架平台三维结构模型分别进行动力响应,发现在地震强度为7、8、9度的情况下,土体和海洋平台的节点存在耗能现象并且震中平台出现轻微倾斜和位置偏离.     

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.     

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。     

海洋模块钻机滑轨结构设计研究

7,000,m海洋模块钻机作用在平台甲板滑轨上的支点反力比5,000,m模块钻机增加约30%,,使得滑轨结构的承载力大幅度增加。提出了新的滑轨设计方案,用于增强滑轨结构强度,提高承载能力。应用有限元软件ANSYS对结构参数进行优化设计和对比分析,使得改进后的滑轨结构完全满足7,000,m钻机的使用要求,并对不同优化设计方案的优缺点和适用情况进行了详细说明,为今后的滑轨结构设计提供了参考。     

基于载荷设计的电动飞机复合材料机翼结构优化方法及试验验证

基于柔度法静气弹分析方法,对电动飞机复合材料机翼考虑气动弹性载荷的结构优化方法进行研究。以考虑翼型弯度的涡格法计算机翼气动载荷,并与CFD计算结果进行对比,验证其准确性。使用遗传算法对机翼结构进行铺层优化,以铺层度及铺层角度百分比为优化变量,结构重量最低为优化目标,强度及复合材料工艺性作为设计约束,对机翼结构进行优化,计算强度时考虑气动弹性载荷。最后通过静力试验验证仿真结果的准确性。研究表明直机翼考虑气动弹性载荷后翼根弯矩、剪力及扭矩均有增加,基于该优化方法可设计合适的机翼结构刚度,在满足强度设计要求同时能达到减重目的。     

冰区海洋平台整体可靠度分析高效近似算法

冰荷载是冰区海洋平台设计的控制荷载,极值冰力直接危害着平台结构整体的安全.以渤海辽东湾 JZ20-2 MSW、JZ20-2 NW 导管架海洋平台为例,考虑了冰荷载、构件几何尺寸、材料弹性模量、屈服强度、恒荷载的随机性,利用Monte-Carlo法进行随机抽样分析,得到了冰区导管架海洋平台结构整体抗力及极值冰力响应(顶点位移)的概率统计.在此基础上,提出了冰区海洋平台整体可靠度分析的高效近似算法,把功能函数简化为线性的显武表达式.数值算例表明该算法大大提高了计算效率,并具有满意的精度与适用性.     

多浮体结构物极限强度的组合箱型梁计算方法

对于双体船、三体船以及半潜式海洋平台等多浮体海洋结构物,其极限强度的评估与传统单体船舶有着很大区别,除了总纵弯曲外,总横弯曲和扭转的作用也将变得显著。引用既有的经典箱型梁结构,在对非线性有限元计算结果的准确性进行验证后,组合不同形状的箱型梁来模拟多浮体海洋结构物的基本构造,查找规范确定其危险工况,进行典型工况下的极限强度非线性有限元分析。就此提出一种通用的多浮体结构物极限强度的组合箱型梁计算方法,为多体船和半潜式海洋平台等极限强度的校核提供参考。     

基于参数化子模型的小水线面双体船结构优化

针对小水线面双体船连接桥局部结构应力水平高、屈服强度难以满足的问题,研究基于某SWATH船整船有限元结构强度,运用子模型法对SWATH船舷台与支柱体连接处过渡结构的细网格模型进行有限元计算.结合有限元分析软件ANSYS及其参数化编译语言APDL建立该关键部位局部结构的参数化子模型,通过ANSYS的优化设计模块及优化算法进行优化设计,提出了基于参数化子模型的小水线面双体船结构优化方法.算例结果表明:该方法能够在满足结构强度细网格屈服衡准的情况下,降低SWATH船舷台与支柱体连接处的结构质量8.3%,并提出相应的结构改进方案,为同类型船舶结构的应力分析及结构设计提供参考.     

基于整体海洋平台模型的下落物体撞击数值仿真

针对海洋平台受落物撞击后的性能进行研究,采用非线性有限元数值仿真方法,探讨了落物撞击模型的建模技术和参数选取,建立了整体海洋平台模型,对落物与平台的撞击进行了数值仿真,并分析了撞击全过程,得出下落物体撞击海洋平台过程中关于碰撞力、结构损伤变形及能量转换等的一般性规律。主要结论如下：海洋平台结构的碰撞损伤变形主要表现为弹性变形,绝大部分塑性变形发生在撞击区域;海洋平台整体具有较好的弹性变形性能,能够降低下落物体撞击引起的结构损伤;建模时必须建立整个海洋平台模型,以充分体现平台结构的整体性能。