原文传递
浮式海洋平台在船舶碰撞下的动力响应研究
| 论文题名： | 浮式海洋平台在船舶碰撞下的动力响应研究 |
| 关键词： | 浮式海洋平台;船舶碰撞;动力响应;安全性分析 |
| 摘要： | 二十世纪以来，随着经济和科技的发展，对海洋资源的需求量激增。为高效进行海上石油资源开采工作，大量功能各异的海洋平台得到了发展。在复杂的环境下，平台补给船以及其他过往船只可能会与平台结构发生不可避免的碰撞事故。船与平台的碰撞不仅会导致平台结构受损，造成人员伤亡，甚至造成巨大的环境污染。本文从不考虑流固耦合的干碰撞问题和考虑流固耦合的湿碰撞问题两个方面，采用试验和数值仿真相结合的方法对船舶碰撞载荷下的浮式海洋平台动力响应进行了探索性研究，分析了碰撞速度、加筋板形式、系泊线初始预张力等因素对碰撞过程的影响规律。本文的主要研究内容如下： （1）开展了浮式海洋平台外板的水平冲击试验，模拟船舶球艏与平台外板的碰撞过程。试验中采用椭球形刚性冲头冲击铝合金薄板，获得了碰撞力-时间曲线及薄板的变形量。试验中通过改变水平冲击的速度，探究了碰撞速度对碰撞过程的影响。同时，根据试验结果对平台外板的刚度进行了分析，探讨了结构变形损伤与能量吸收之间的关系。 （2）采用有限元软件ABAQUS，对平台外板的水平冲击过程进行了数值仿真模拟。基于有限元方法，探讨了网格尺寸对仿真结果的影响，并将仿真结果与试验结果进行对比，验证了数值仿真方法的可靠性。在此基础上，对三种不同加筋形式的平台外板开展数值仿真研究，探讨了在碰撞载荷下外板加筋形式对结构损伤的影响规律。 （3）搭建了能够模拟船舶与系泊平台碰撞的模型试验平台，并在试验水池中开展了四组典型工况下的模型碰撞试验，研究了船舶碰撞载荷下系泊平台的动力响应问题。在此基础上，分析了不同碰撞速度以及系泊线预张力对碰撞力、系泊缆绳张力以及浮式平台运动响应的影响，测量了系泊平台被撞区域的变形损伤。此外，对比了相同碰撞条件下平台外板的水平冲击试验和水池碰撞试验结果，分析了水以及系泊系统对碰撞动力响应的影响。 （4）开展了四组系泊线材料拉伸试验，研究了系泊线直径以及水环境对系泊线力学性能的影响，并为后续的仿真计算提供材料参数。 （5）采用ANSYS-AQWA对船舶与系泊平台的碰撞过程进行了仿真分析，通过对比仿真和试验的结果验证了仿真方法的可靠性。在此基础上，对补给船和岛礁浮式平台的碰撞过程进行了研究，评估了岛礁浮式平台系泊系统在碰撞过程中的安全性。 |
| 作者： | 于霄 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | P.T.Pedersen;朱凌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
