海洋平台波纹板结构的非线性分析

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1、海洋平台波纹板结构的非线性分析NonlinearAnalysisofCorrugatedPlateonOffshorePlatform学科专业：船舶与海洋工程作者姓名：吴凯强指导教师：杨树耕教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：2017年12月6

2、日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：2017年12月6日签字日期：2017年12月6日摘要随着海洋油气开发工作越来越深入，海洋平台的综合性不断提升，平台的建造成本和施工难度也越来越高。在国际油价处于低位的背景下，如何提高平台建造的效率，减轻上部组块重量，实现降本增效，成为了海洋石

3、油科研工作者的工作重点。海洋平台生活楼的隔板和围壁中会使用到梯形截面的波纹板，为了优化海洋平台上部组块的结构，应在平台设计和校核时考虑波纹板的强度贡献，充分发挥波纹板重量轻、不易屈曲等优良性能。因此有必要对波纹板的力学性能和承载能力进行进一步的研究。本文针对海洋平台生活楼波纹板在受剪和受压时的极限承载力，分别进行了结构非线性有限元分析。首先，设计并进行了波纹板受剪的模型试验，在ANSYS中建立和模型试验相同的数值模型，对比分析了试验模型和数值模型的极限承载力和失效模式。波纹板受压则借鉴了公开发表的文献中的试验数据，同样进行了对比。通过模型试验验证了非线性数值模拟方法的有效性。然

4、后，建立波纹板受剪时的弹性屈曲数值计算模型。通过屈曲模态分析和曲线拟合的方法，得到了波纹板在剪力作用下弹性临界载荷的实用计算公式。在计算模型中引入材料非线性和几何非线性，使用弧长法进行非线性计算。引入相对宽厚比的概念，通过曲线拟合，得到了波纹板受剪时极限承载力的实用计算公式。同时，对于波纹板受压时的极限承载力，也建立了波纹板受压时的数值计算模型，采用和受剪类似的方法，得出了波纹板受压时极限承载力的实用计算公式。在对实际工程中的生活楼进行设计时，利用本文研究工作得出的受剪和受压时的承载力计算公式，可以较为便捷的对波纹板的承载力进行校核计算，提高工作效率。关键词：海洋平台，波纹板，

5、非线性有限元分析，极限承载力IABSTRACTWiththedevelopmentofoffshoreoilandgasexploitationadvancing，theoffshoreplatformisbecomingincreasinglycomprehensive,whichleadstohighercostandconstructiondifficulty.Asinternationaloilpricestayslow,howtoimprovetheefficiencyofplatformconstructionandreducetheweightofthesuper

6、structurehasbecomethefocusofoffshoreoilresearchers.Corrugatedplatesoftrapezoidalcross-sectionareusedinthepartitionsandenclosuresoflivingquarteronoffshoreplatforms.Inordertooptimizethestructureoftheupperblock,takingintoaccountthestrengthcontributionofthecorrugatedplatesindesignandcheckofplatf

7、orms,andtakingadvantageoflightweight,hard-to-bulkandotherexcellentperformance,itisnecessarytofurtherstudythemechanicalpropertiesofthecorrugatedplates.Inthispaper,theultimatebearingcapacityofcorrugatedplatesundershearandcompressionisstudiedrespectiv