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渔船拖网板对水下结构物防护装置的撞击损伤和能量研究
| 论文题名： | 渔船拖网板对水下结构物防护装置的撞击损伤和能量研究 |
| 关键词： | 渔船拖网板;水下结构物;防护装置;撞击损伤;能量吸收 |
| 摘要： | 水下结构物如采油树、管汇等，是水下油气生产系统的重要组成部分。在渔船的拖网作业过程中，拖网板可能会对水下结构物产生撞击作用，严重威胁水下生产系统的安全运行。水下结构物防护装置通常由框架和面板组成，其主要功能是保护水下结构物免受拖网和落物等因素的破坏。目前我国对水下结构物防护装置的荷载设计和损伤评估均沿用欧洲的标准，由于我国与欧洲海域渔船吨位和渔具重量的差异，采用欧洲的设计标准不能准确预测渔船拖网板对水下结构物的撞击能量和损伤程度。本文基于目标海域的渔船信息资料，确定了目标海域作业渔船的拖网板尺寸、重量及作业航速，并依此对目标海域拖网板对水下结构的撞击能量进行计算。通过ABAQUS建立了考虑桩土作用的水下结构物防护装置多元耦合有限元分析模型，首先研究了防护装置面板厚度、拖网板质量和拖网速度对水下结构物防护装置的损伤影响;其次对考虑和不考虑桩土作用两种情形下水下结构物防护装置的损伤程度进行了对比分析;基于拖网板的能量变化，对撞击过程中防护装置吸收的能量进行了分析;最后，本文基于复合材料分析理论，探究了玻璃钢材质防护装置面板厚度对防护装置的损伤和吸收能量的影响。本文的研究结果表明，目标海域拖网板的最大重量为2.5t，以此通过理论计算和数值模拟方法得到的拖网板对水下结构物的最大撞击能量分别为9.2kJ和8.4kJ。在拖网板动能一定时，随着钢制及玻璃钢材质防护装置面板厚度的增加，拖网板的剩余动能更少，防护装置吸收的能量更多。桩土作用对防护装置损伤的影响主要体现在撞击作用的后期，海床土体对防护装置的震动具有较好的抑制作用，可以将防护装置吸收的能量转化为土体的能量，进而减小防护装置的损伤变形。相比于钢质面板，玻璃钢在轻量化上具有明显的优势且防护装置在拖网板撞击过程中吸收的能量更少，采用玻璃钢面板时，需要对防护装置的框架进行优化，以适应玻璃钢在撞击过程中变形较大的特性。 |
| 作者： | 张巍 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 刘延波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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