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半潜式海洋平台碰撞响应数值仿真研究

李阳  
【摘要】: 海洋平台处在复杂的海况下,过往的船只由于航行过失或者在停靠平台时由于风、浪、流的作用与海洋平台相撞事故时有发生。由于深水半潜式海洋平台的工作海况比较恶劣,碰撞问题更加难以避免。船舶与海洋结构物的碰撞往往会造成结构破损、人员伤亡、货物泄漏等灾难性的后果,所以,无论是从经济上、安全上,还是从环境保护上来看,提高船舶及海洋结构物的抗撞性能都具有重要的意义。 海洋结构物碰撞过程是在一个巨大冲击载荷作用下的复杂动态响应过程,具有明显的非线性动力特性。对于半潜式海洋平台,裸露于水线附近的立柱是碰撞损伤最为严重的部位,因此,本文应用ANSYS/LS-DYNA显式非线性动力学分析程序,采用Cower-Symonds本构模型,针对船舶垂直撞击海洋平台立柱结构最严重的情况,以一艘27000t油船与3000米作业水深的深水半潜式海洋平台碰撞过程为例进行数值仿真,对整体模型进行合理的简化后对立柱部位做重点分析,获得了碰撞力、能量吸收和结构损伤变形的时序结果。 为了在研究碰撞过程中各种参数对海洋平台碰撞损伤过程及结果的影响,本文在分析27000t油船以4m/s的速度正向撞击海洋平台的基础上,对碰撞船的不同初速度、质量和碰撞初始角度分别做了数值仿真,分析了不同参数对碰撞后结构损伤变形、碰撞力及能量吸收的影响,为防撞措施的研究提供了依据和参考。


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