自升式平台起放桩过程动力学行为研究.pdf

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1、中图分类号：TE951单位代码：10425学号：Z12040260自升式平台起放桩过程动力学行为研究StudyonDynamicsBehaviorofJack-upintheProcessofLiftingandLandingLegs工程领域：机械工程研究方向：海洋石油装备技术作者姓名：李林林校内导师：徐长航副教授现场导师：王世澎高级工程师二〇一五年六月StudyonDynamicsBehaviorofJack-upintheProcessofLiftingandLandingLegsAThesisSubmittedfortheDegreeofEngneeri

2、ngMasterCandidate：LiLinlinSupervisor：AssociateProfessorXuChanghangCollegeofMechanical&ElectronicEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)摘要起放桩过程是自升式海洋平台动力响应研究的关键之一。放桩是将桩腿下放至海底的过程，起桩是将桩腿从海底向上起升的过程。桩腿起放过程平台处于漂浮状态，随着桩腿的起放，桩腿与主体之间的相对位置不断改变，平台的某些结构参数如重心、浮心等也会发生变化，从而引起包括固有频率、刚度等在内的

3、平台动力学性能随时间而不断演化，并且平台所承受的外部环境载荷也随时间不断变化。同时不同升降系统之间，升降系统机构运动与平台系统结构响应之间存在着复杂的相互作用关系。桩腿下放至触底瞬间时，升降系统承受巨大的冲击载荷，严重影响平台作业安全。鉴于此，本文基于有限元分析软件和动力学分析软件，对起放桩过程中的平台整体和升降系统的动力学响应展开研究，主要工作如下：(1)考虑自升式平台起放桩过程中处于漂浮状态，首先对平台漂浮状态下的运动响应进行分析。基于AQWA水动力学软件和ADAMS动力学分析软件，对自升式平台六自由度运动响应进行仿真分析。以此为基础，研究桩腿不同起放位置

4、下的平台运动幅值响应算子RAO，以及平台运动响应对海况等级、桩腿升降、波浪方向、桩腿刚柔性等因素的敏感性，为自升式平台起放桩作业安全提供理论依据。(2)升降系统是自升式平台的关键部分，起放桩过程承受动载和重载，对其进行动力学特性的研究非常有必要。基于ADAMS软件，对自升式平台刚柔耦合模型进行动力学分析，进而研究齿轮齿条升降系统运动及动力学特性。重点对自升式平台起放桩过程和触底瞬间的升降系统齿轮齿条运动特性和接触载荷进行研究，并对升降系统动力学特性影响因素进行对比分析。(3)平台起放桩过程自身的动力学性能不断演化，同时承受的环境载荷也随时间不断变化，因此对其进

5、行整体动力学分析有着重要的意义。基于ANSYS软件对自升式平台进行模态分析和结构安全性能分析，研究桩腿不同起放位置下的平台固有特性和结构强度变化，进而研究桩腿起放对平台整体动力学性能的影响，为自升式平台起放桩作业安全提供理论依据。关键词：自升式平台;起放桩;升降系统;运动响应;动力学分析iDynamicsStudyonJack-upintheProcessofLiftingandLandingLegsLiLinlin(MechanicalEngineering)DirectedbyAssociateProfessorXuChanghangAbstractAke

6、ypartofjack-updynamicsresearchistheprocessofliftingandlandingthelegs.Landinglegsistheprocessoflegsfromplatformtoseabed,andliftinglegsistheprocessoflegsfromseabedtoplatform.Jack-upisinthefreefloatingstateintheprocess.Withthelegsupanddown,therelativepositionbetweenthelegsandthebodyisc

7、onstantlychanging.Somestructuralparametersoftheplatformsuchasthecenterofgravity,buoyancy,willchangeaswell,causingtheplatformdynamicspropertiesincludingnaturalfrequency,stiffnessevolveovertime,aswellastheexternalenvironmentloadcarriedbytheplatform.Meanwhilethereiscomplexinteractionbe

8、tweenjack-upsystemm