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文檔簡介
1、海上超大型浮式結構物(Very Large Floating Structure,VLFS)是由若干個與半潛平臺相似的浮體通過連接器相連而成的一種新型海上結構物。海上超大型浮式結構物可以用作海上飛機場、浮動基地和海上港口等,是目前海洋工程界的熱點之一。國內對于此結構的研究尚處于解決基礎性關鍵技術問題的階段,因此急需要一套針對超大浮體強度的直接計算方法。
本文以某超大浮體概念設計的單模塊為研究對象。首先采用大型通用有限元軟件AN
2、SYS/ASAS-AQWA進行波浪載荷的預報和總體強度評估,確定其結構響應熱點區(qū)域,并對結構響應熱點區(qū)域進行結構改進和加強;然后分別采用ANSYS/ASAS-AQWA和挪威船級社軟件 SESAM對結構改進后的超大浮體進行總體強度評估,并比較兩種軟件得到的強度計算結果;最后基于ANSYS對結構改進后的超大浮體響應熱點區(qū)域的局部強度進行分析;最終形成一套適用于超大浮體強度分析的直接計算方法。主要研究內容及結論如下:
(1)基于AN
3、SYS/AQWA的超大浮體直接計算方法。首先采用設計波方法,結合有限元分析軟件ANSYS/AQWA和ABS規(guī)范計算了超大浮體水動力響應和波浪載荷。然后調用ASAS模塊采用直接計算方法進行典型危險波浪載荷條件下的超大浮體總體強度有限元分析。分析結果表明超大浮體的三處連接部位(橫撐與下浮體連接處,立柱與上箱體連接處,立柱與下浮體連接處)出現了較大的應力集中,其中橫撐與下浮體連接處總體強度應力最大,立柱與上箱體連接處次之。
?。?)基
4、于ANSYS/AQWA的超大浮體結構改進后的總體強度評估。根據超大浮體總體強度分析結果,對應力較大部位的橫撐與下浮體連接處進行結構改進,在橫撐端部采用喇叭口逐漸過渡的形式與下浮體外表面連接。然后基于ANSYS/AQWA對結構改進后的超大浮體進行總體強度分析。由結構改進后的總體強度分析結果可知,通過結構的改進,橫撐與下浮體連接處的Von Mises應力普遍下降,最大應力值下降了31%。結果說明橫撐結構的改進和加強對降低應力來說是非常有效的
5、。
?。?)基于SESAM的超大浮體直接計算方法。采用SESAM軟件預報超大浮體在自存工況下的波浪載荷,采用直接計算方法進行超大浮體結構改進后的總體強度分析。結果表明:在超大浮體的三處連接部位(橫撐與下浮體連接處,立柱與上箱體連接處,立柱與下浮體連接處)依然出現了較大的應力集中,最大應力依舊出現在橫撐與下浮體的連接部位。
?。?)基于ANSYS/AQWA和SESAM的超大浮體結構改進后總體強度分析結果比較。研究表明:在相
6、同設計海況下,ANSYS/AQWA和SESAM分析得到的結構響應熱點區(qū)域相一致,熱點區(qū)域同樣都為超大浮體的三處連接部位,即橫撐與下浮體連接處,立柱與上箱體連接處,立柱與下浮體連接處。最大應力都出現在橫撐與下浮體的連接部位。并且采用SESAM分析所得結果較采用ANSYS/AQWA的結果在數值上有所下降。
?。?)基于ANSYS的超大浮體關鍵節(jié)點局部強度分析。建立關鍵節(jié)點局部有限元模型,將總體強度的位移作為邊界條件加載到子模型上,從
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