超大型海上浮式結(jié)構(gòu)物總體強(qiáng)度和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究.pdf

1、超大型海上浮式結(jié)構(gòu)物（VLFS）是由若干個(gè)與半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)相似的單模塊通過連接器連接而成的一種新型海上結(jié)構(gòu)物。它可用于海洋油氣開發(fā)、后勤保障和島礁漁民生活等，是目前海洋工程界的研究熱點(diǎn)之一。近年來，國(guó)內(nèi)對(duì)于超大型海上浮式結(jié)構(gòu)物的研究越來越重視。本文以超大型海上浮式結(jié)構(gòu)物（超大浮體）為研究對(duì)象，進(jìn)行單模塊總體強(qiáng)度直接計(jì)算方法研究；對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)（撐桿和連接器基座）進(jìn)行極限強(qiáng)度分析，對(duì)連接器基座進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　

2、?。?）超大浮體單模塊波浪載荷長(zhǎng)期預(yù)報(bào)及典型波浪載荷下結(jié)構(gòu)總體強(qiáng)度分析?；谌S勢(shì)流理論，采用SESAM有限元軟件，對(duì)波浪載荷進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，確定超大浮體在各典型工況下的設(shè)計(jì)波參數(shù)，由設(shè)計(jì)波對(duì)平臺(tái)進(jìn)行波浪載荷傳遞分析，從而得到超大浮體典型波浪載荷下應(yīng)力分布和變形情況。結(jié)果表明，超大浮體單模塊結(jié)構(gòu)總體應(yīng)力分布均勻；但存在三處高應(yīng)力區(qū)域，即立柱與上箱體連接處、立柱與下浮體連接處、撐桿喇叭口位置，其中撐桿結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最為薄弱。
　?。?）對(duì)超

3、大浮體撐桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行極限強(qiáng)度有限元分析，計(jì)算兩端受壓、受拉、受剪切和受彎矩作用下的極限承載力，分析其失效模式，并討論邊界約束，初始缺陷、海水腐蝕等因素對(duì)撐桿結(jié)構(gòu)極限承載力的影響。結(jié)果表明，撐桿結(jié)構(gòu)受壓失效模式表現(xiàn)為屈曲失效、塑性變形；受拉、受剪、受彎失效模式表現(xiàn)為屈服、塑性流動(dòng)。邊界條件、初始缺陷、腐蝕對(duì)撐桿結(jié)構(gòu)的極限承載力有一定的影響，應(yīng)該得到重視。
　?。?）選取兩種尺度的超大浮體連接器基座模型，進(jìn)行不同工況下的靜強(qiáng)度有限元分析

4、。結(jié)果表明，兩種模型連接器基座整體Von mises應(yīng)力都不大，但存在兩處高應(yīng)力區(qū)域，一基座與連接器連接處，二立柱與上箱體連接處。兩種模型在基座與連接器連接處應(yīng)力不變，而模型二在立柱與上箱體連接處應(yīng)力相比模型一更大。X方向的載荷對(duì)基座與上箱體連接部位影響較大；Z方向的載荷對(duì)立柱與上箱體連接處強(qiáng)度要求較大；X、Y和Z方向外力同時(shí)作用到基座上時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大。
　?。?）基于非線性有限元準(zhǔn)靜態(tài)法，對(duì)超大浮體上箱體兩種模型進(jìn)行連接器基座