自升式平台的自由振动计算方法研究.pdf

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1、第24卷第1期(总第139期)船舶V01．24No．12013年2月SHIP＆B0ATFebruary，2013[船舶结构]自升式平台的自由振动计算方法研究孙雪荣程维杰(ee国船舶及海洋工程设计研究院海洋工程部上海200011)[摘要]采用直接简化计算方法和三维有限元方法对某400ft平台进行一阶自由振动频率的计算。两种方法均对泥面下3nl作简支处理，因三维有限元方法需较为准确地体现平台质量分布，所以直接简化计算方法在前期设计阶段表现的较为方便和有效。为工程设计者们在自升式平台自由振动的研究前期设计阶段确定波浪载荷对平台的动态

2、响应影响提供依据和参考。[关键词]自由振动；有效质量；有效刚度；附连水质量[中图分类号]U662．1[文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2013)01—0045—04Thestudyoffreevibrationcalculationmethodforjack-updrillingunitsSUNXue．—rongCHENGWei-jie(MarineDesign&ResearchInstituteofChina，Shanghai200011，China)Abstract：Thepapercalculatesfir

3、storderfreevibrationfrequencyfor400ftdrillingunitsbydirectsimplificationmethodand3Dfiniteelementmethod．Theareabelow3mfromthemudsurfaceistreatedassimplysupportinbothmethods．Itshowsthatthedirectsimplificationmethodisconvenientandeffectiveinpreliminarydesignstagebecaus

4、emoreaccurateunitmassdistributionisdemandedfor3Dfiniteelementmethod．Theinvestigationofthefreevibrationofjack-updrillingunitsprovidesbasisandreferenceforthedynamicresponseofwaveloadsondrillingunitsforengineeringdesignersinpreliminarydesignstage．Keywords：freevibration

5、；effectivemass；effectivestiffness；addedmass算方法的探讨。文章对于理论上的振动计算方法不0引言加以阐述，旨在探讨比较方便和快速有效的工程实用方法．达到前期设计阶段辅助平台总强度和桩腿自升式海洋平台主要由平台主体结构、桩腿、设计的目的。升降结构、钻井机构等组成：作为支撑平台站立和安全进行钻井作业要求的桩腿结构，因其自由振动1计算模型简介的周期一般在5～15s⋯，尤其是现代自升式海洋平台日趋向更深水域发展，平台自由振动的周期与工论文中的计算模型选取平台处于风暴自存状态作水域海浪周期遭遇的几

6、率越来越大，平台的振动下的装载为计算状态．其环境载荷见表l。动态响应问题愈加显著；因此在工程设计的初始阶表1风暴自存状态下的环境载荷段快速和准确的预估平台的自由振动周期和动力效应显得尤为重要。论文以某400ft平台为基础．以直接简化计算[2]和有限元方法进行自升式海洋平台自由振动计[收稿日期]2012—07一O1；[修回日期]2012—07—20[作者简介]孙雪荣(1979一)，女，高级工程师，主要从事船舶结构强度分析及振动噪声研究。程维杰(1982一)，男，工程师，主要从事船舶总体设计。45第24卷第1期(总第139期)船舶

7、V01．24No．12013年2月SHIP＆B0ATFebruary，2013该平台的桩腿结构图参见图l和图2。式中：P为单个桩腿的最大垂向固定载荷，；』V为单个桩腿的EULER屈曲载荷)；、K—分别为平台站立处的泥介质与桩靴作用的垂向刚度、扭转刚度与水平刚度；、、分别为桩腿与船体连接处的垂向刚度、扭转刚度与水平刚度；为考虑主船体弯曲刚度的因子，面1；”图1桩腿剖面结构示意图，为考虑泥土垂向刚度和桩腿船体连接垂向刚度的因子，■1■瓦广；1．A．^～‘为考虑泥土横向刚度和桩腿船体连接横向刚度的因子，]二二1互l+26LK!+2．

8、~．6LKa至此。可以认为：(1)泥面以下3in处桩腿简支：k=∞，K,~--O；(2)主船体的升降机构室与桩腿的连接；K∞，图2桩腿结构示意图KK从与升降机构室系固系统以及桩腿自身的垂向和水平刚度有关。2直接简化计算2．1桩腿的附连水质量桩腿具体几何参数见表2。本节中自由振