自升式钻井平台方案设计智能决策支持系统

总结了自升式钻井平台方案设计阶段的结构体系和设计流程,分析了自升式钻井平台方案设计的特征,提出了针对自升式钻井平台方案设计的智能决策支持系统的理论框架模型和具体实现方法.该系统具有交互性、开放性、智能性等特点,既可以根据需要生成自升式钻井平台的设计方案,形成可行方案集,又可以根据技术经济性、船东偏好等对可行方案集进行评定,选出最佳方案,缩短产品的设计周期,使评价更为可靠,为设计者、决策者提供了强有力的支持工具.将该系统用于91.4 m作业水深的自升式钻井平台的方案设计及优选,证明该方法是可行且可靠的.     

自升式钻井平台穿刺分析

 自升式钻井平台是近海石油和边际油田开发的重要设备。据统计,穿刺事故占自升式钻井平台总事故的比例超过了50%,造成平台严重损坏和人员伤亡。以Arab drill 19自升式钻井平台和中国某自升式钻井平台的穿刺事故为例,分析穿刺事故发生的原因,说明穿刺事故的危害。采用投影面积法,分析了中国某自升式钻井平台在渤海某井位发生穿刺事故的可能性,结果表明,该平台存在较大的穿刺风险,并预测了穿刺后的插桩深度。对比平台实际插桩深度,预测结果存在较大误差。结合穿刺研究的最新成果,分析两者存在误差的原因：实际插桩过程中,桩靴底部将形成砂土塞,该砂土塞会极大地提高土体的极限承载能力,导致实际插桩深度比预测插桩深度浅。     

自升式钻井平台结构疲劳寿命分析

以“南海一号”自升式钻井平台为工程研究对象，提供了一个估算在随机波浪力 作用下平台结构疲劳寿命的实用可行分析方法，编制了相应的计算机程序，对我国海 洋平台结构的可靠性分析具有一定的实际意义。     

自升式钻井平台先进性评价方法

提出了一套适用于已建造投入使用的自升式钻井平台性能水平等级的评价方法,建立了相应的评价指标体系和计算方法,用于对建造完成的自升式钻井平台的先进性评价.分析和计算实例表明,该性能水平等级评价方法是适用和有效的.利用获取的评价结果,可对平台在同类型平台中的先进性水平进行定位,评估平台设计是否达到预期的效果及存在的问题,总结经验教训,以指导今后的工作;同时,也是对有关船舶与海洋结构物性能水平等级评价体系的国家标准的有益补充.     

自升式钻井平台能效设计指数

借鉴船舶能效设计指数(EEDI)计算公式,建立了针对自升式钻井平台的能效设计水平计算模型.在此基础上,对自升式钻井平台EEDI值进行回归分析,提出类似船舶参考线公式的自升式钻井平台参考线公式,为自升式钻井平台能效水平评估和绿色自升式钻井平台的设计建造提供一定的参考.
     

深水钻井隔水导管挠曲方程和固有频率的计算及其研究

从深水钻井应用的隔水导管的使用实际情况出发,应用弹塑性力学中的位移复分原理的Ritz法,考虑了隔水导管所受到的轴向张力T和隔水导管受力产生的倾角α以及由于自重q所产生的自重横向分力qsin α和轴向分力qcos α,建立了较为合理的挠曲方程,并且由此得到隔水导管的固有振动频率的简易计算求解方法。由于该挠曲方程结合了钻具的实际情况,其挠曲方程的约束条件采用的是一端铰支、一端自由的形式,因此其研究更接近实际情况,研究旨在为深水钻井隔水导管的合理使用设计和选择,提供一种更快捷实用的方法,对深水钻井作业有一定的指导意义。     

自升式海洋钻井平台方案评价指标体系及评价方法

提出了一套适用于自升式海洋钻井平台的方案评价指标体系,并采用层次分析法进行评价分析,该评价指标体系既可用于方案的选择比较,也可用于同类型平台的先进性评定.经过分析和计算实例证明,该评价指标体系和评价方法是适用和可靠的.同时,该方案评价指标体系和评价方法具有拓展性,可应用于其他类型的移动式平台作为方案选择时的参考依据.     

自升式海洋钻井平台升降系统齿轮齿条啮合接触分析

齿轮齿条升降系统是自升式海洋钻井平台开展升降作业的关键装置，其齿轮齿条的强度关系到整个钻井平台的海上作业安全。为了对齿轮齿条强度进行校核，以渤海某自升式海洋钻井平台为例，采用接触分析方法，对其齿轮齿条升降装置进行啮合受力分析，并在此基础上根据现有相关规范对齿轮齿条的接触强度和弯曲强度进行校核并给出分析建议。     

海上自升式钻井平台桩靴穿刺现象的数值分析

分析多层土条件下,桩靴承载力和孔穴的变化规律,揭示桩靴发生穿刺现象的实质;进一步提出桩靴极限安全深度的概念,系统描述上、下土层强度比、上层土相对厚度、下层土标准化抗剪强度和土体强度非均匀系数等参数变化对桩靴承载力的影响;给出适用于工程使用的上硬下软黏土中桩靴承载力系数的计算方法。研究结果表明:桩靴发生穿刺的深度主要受到上层土相对厚度、上层土强度和上下土层强度比的影响;标准化抗剪强度系数和土体强度不均匀性系数对于桩靴承载力系数极限值的影响都不超过5%,地基土最终承载力与上层土无关,取决于下层软土的强度。     

自升式平台桩腿防腐蚀技术研究

应用外加电流法阴极保护技术,通过传动机构将辅助阳极及参比电极下放至海底;对比固定式高纯锌参比电极,桩腿的电位始终保持在100—250mV范围内（国标中相对于高纯锌参比电极保护电位为O-250mV）;对比便携式参比电极（Cu／CuSO4）,桩腿的电位基本在-900mV左右,（国标中相对于Cu／CuSO4参比电极保护电位为一850一-1100mv）。结果表明采用外加电流法阴极保护技术,将电极通过电缆投入海水后,能够较好的对圆柱形不可进水式桩腿进行保护,是对自升式平台桩腿防腐蚀技术安装工艺的积极探索。     

作大范围运动弹性结构振动频率及模态的摄动解

根据参数摄动理论,建立了作大范围运动弹性结构特征频率与模态的摄动理论,推导了作大范围运动弹性结构的特征频率与模态的1阶、2阶摄动方程.以作大范围运动弹性梁为例,求解了作大范围转动弹性梁振动频率与模态的1阶、2阶摄动近似解,并与结构动力学意义下的频率与模态进行了比较.该方法解决了在柔性多体系统中大范围运动对柔性体变形运动的振动频率与模态的影响这类刚 柔耦合问题,同时为任意柔性多体系统刚 柔耦合动力学程式化建模提供了高效、精确的离散方法.     

间歇模原子力显微镜扫描探针的受迫振动解

提出了一个间隙模原子力显微镜全动态工作的模型 ,用参数变换和模式展开方法 ,得到了具有粘滞阻尼和分段线性相互作用力的扫描探针的受迫弯曲振动微分方程的分析解 ,间歇模原子力显微镜扫描探针的受迫振动解 ,由接触模解和非接触模解交替工作而构成     

不同覆冰状态下导线风致振动响应仿真

为研究动态风载作用下不同覆冰状态下输电导线的动力响应,利用谐波叠加法模拟多点相关的脉动风速时程曲线,得到不同覆冰形式下的风荷载,建立导线有限元模型,对不同覆冰状态下输电导线各特征参数和风速的相关性,并对导线振动特性以及动张力特性进行分析。结果表明：在随机风作用下,不均匀覆冰对风速的相关性最强;相同风速下,覆冰厚度和覆冰形式对导线振动特性影响不大;均匀覆冰时,导线张力峰值在15 mm覆冰时达到最大,张力峰值为69 180.4 N;不均匀覆冰状态下,中央重覆冰对导线张力的影响强于两侧重覆冰。     

典型大跨连续梁桥悬臂施工全过程地震反应谱分析

考虑大跨连续梁桥悬臂施工所面临的各种因素,对3座典型大跨连续梁桥：花瓶型实体桥墩桥梁、矩形空心薄壁桥墩桥梁和双柱实体桥墩桥梁,进行施工全过程地震反应谱分析,获得悬臂施工全过程桥梁结构地震响应的变化规律及比较特性.结果表明,在整个施工过程中内力峰值较多地集中在6#梁段、8#梁段、9#梁段、边跨合拢和桥面施工阶段,位移峰值主要集中在9#梁段和桥面施工阶段.3座桥梁之间的比较表明,总体上矩形空心薄壁桥墩桥梁在整个施工过程中表现出较大的抗震刚度,双柱实体桥墩桥梁次之,花瓶型实体桥墩桥梁最小.从抗震安全和抗震经济性的角度来看,应综合考虑施工阶段的地震风险和多个施工状态来进行大跨连续梁桥悬臂施工全过程的抗震设计.     

激光冲击波驱动悬臂梁的流-固耦合动力学分析

提出采用激光冲击波驱动液体介质中悬臂梁使其产生运动的驱动方式.为了解激光冲击波驱动悬臂梁的运动特性,在统一考虑结构与液体性质的基础上,采用有限元方法,比较了单脉冲激光冲击波驱动真空中和水中悬臂梁的振动输出,并对多脉冲激光冲击波驱动悬臂梁进行了有限元仿真.结果表明:液态介质使悬臂梁振动频率大大降低,衰减加快;在多脉冲作用下,悬臂梁振动幅值在第一个脉冲后有所增大,增幅可达到40%.分析结果显示:在激光冲击波作用下,悬臂梁在其安全范围内可以获得较大的变形量,这表明用激光冲击波驱动悬臂梁可实现符合要求的的运动.     

500kV超高压交流变电站分裂导线间隔棒优化设计

内蒙古地区17座500 kV超高压交流变电站电晕放电的观测结果表明,变电站内分裂导线间隔棒表面电晕放电最为剧烈。为有效抑制分裂导线间隔棒表面电晕放电,首先建立分裂导线间隔棒有限元模型进行仿真计算,然后提出分裂导线间隔棒结构优化设计方案。结果表明：内蒙古地区500 kV变电站现用的曲率半径R₁=40 mm、R₂=10 mm的间隔棒表面最大电场强度位于线夹头部曲率半径R₂圆弧段处,且大于起晕场强,为降低间隔棒表面的电场强度,采取改变间隔棒线夹头部曲率半径R₁和R₂的方法。仿真结果表明,相比增大R₁,增大R₂对于降低间隔棒线夹头部电场强度的效果更加显著。因此,将间隔棒线夹头部曲率半径R₂由10 mm增大至20 mm时,可以满足内蒙古地区500 kV超高压交流变电站分裂导线间隔棒防晕要求。为对计算结果进行验证,在中国电力科学研究院开展分裂导线间隔棒起晕特性试验,验证间隔棒线夹头部曲率半径分别为R₁=...     

用激光扫描测振仪测定石膏悬臂梁动弹性模量

为了获得拱坝动力模型试验所用石膏的动弹性模量,首先通过数值方法(有限单元法)计算得到石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率,再通过激光扫描测振仪对试件进行试验模态分析,测得石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率.将由数值方法和试验模态分析分别得到的第一阶固有频率,通过反演方法得到石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量.试验结果表明:石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量与静弹性模量相比,提高了约25.8％.     

均匀来流中Spar平台涡激运动响应研究

Spar平台由于其优良的特性,近年来,在深水工程领域,得到了越来越广泛的应用.Spar平台由于其特有的几何特性,从而导致其在水流中可能产生涡激运动.文中针对Spar平台的刚体特性,建立了Spar平台与尾流振子之间的耦合运动方程,利用该方法对一模型平台进行了数值验证,计算得到的锁定区域与实验测得的结果吻合良好.接着对一真实的Spar平台进行了计算,并得到Spar平台和尾流振子的时间历程曲线.结果表明Spar平台的运动幅度以及运动周期比通常涡激振动的幅度以及周期要大.     

基于频率响应的悬臂工字型钢梁的结构损伤分析

基于结构动力学的基本理论,分析了悬臂工字型钢梁的振动模态特性,推导出结构损伤因子与损伤位置和损伤程度的函数关系.根据结构频率响应,运用频率平方变化比的方法进行结构损伤的初步检测与评估.应用ANSYS有限元分析软件对一悬臂工字型钢梁在11种工况下进行模拟计算,采用单元刚度折减来模拟结构损伤,并对工字型钢梁进行模型实验.     

空间多点地震激励下简支梁桥碰撞响应数值模拟

为研究桥梁结构在空间多点地震激励下的碰撞响应,采用LS-DYNA建立了两跨简支梁桥三维精细化有限元模型,考虑了相邻桥跨之间面-面碰撞及偏心碰撞效应,计入了板式橡胶支座系统的非线性、钢筋混凝土在碰撞荷载作用下的材料非线性和应变率效应,详细分析了空间多点地震下桥梁上部结构的碰撞响应,研究了双向多点地震激励及局部场地效应对碰撞响应的影响。研究结果表明,碰撞会导致伸缩缝处桥梁上部结构的局部破坏;双向多点地震激励引起的桥梁偏心碰撞响应导致碰撞次数增加,但减小了碰撞力;局部场地效应对桥梁上部结构碰撞响应影响较大,基础场地条件越差,上部结构碰撞响应越大,碰撞引起的梁端局部破坏越严重。