自升式平台悬臂梁结构屈服强度分析.pdf

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1、第30卷第5期中国海洋平台V01．30No．52015年10月CHINAoFFSHOREPLATFoRMOct．，2015文章编号：1001—4500(2015J05—0061—070自升式平台悬臂梁结构屈服强度分析冯琦1，陈艳1，任康旭2，郭培军1(1．宏华海洋油气装备(江苏)有限公司，江苏南通226256；2．上海船舶工艺研究所，上海200032)摘要：该文提出了一种手工总纵强度校核方法，并依据ABS规范，使用ANSYS软件校核了自升式平台悬臂梁在不同悬伸和不同钻台位置时的结构屈服强度。井采用非线性弹簧模拟具有非线性力学性能的高分子材料，通过多次迭代计算悬臂梁在固定栽荷、钻

2、井可变栽荷作用下的总纵弯矩和结构应力。结果表明，该文提出的方法可以快速有效的进行悬臂梁结构强度分析，对悬臂梁的设计也有一定的指导作用。关键词：自升式平台；悬臂粱；总纵强度；非线性中图分类号：P75文献标识码：AOverallStructureYieldAnalysisofaJack—upCantileverFENGQil，CHENYanl，RENKang—XU2，GUOPei-junl(1．HonghuaOffshoreOil＆GasEquipment(Jiangsu)Co．，Ltd，JiangsuNantong201206，China；2．ShanghaiShipbuildi

3、ngTechnologyResearchInstitute，Shanghai200032，China)Abstract：Theoverallstructuralstrengthanalysisofajackupcantileverstructureispres—entedinthispaperforthecasesofdifferentcantileverpositionsandvariousdrillflooroffsetsaccordingtOtheABSrules．Theanalysisisperformedusingacommercialfiniteelementsof

4、t—wareANSYSandhandcalculation．Non—linearspringsareusedtOsimulatepolymerwhichhasnon—linearmechanicproperty．IterationmethodisusedtocalculatethegeneralmomentandyonmisesstresswhicharecausedbydeadloadsandvariabledrillingIoads．Twomethodcal—culationsprovethemethodsinthispapercanmakecantileverstreng

5、thanalysisfastandac—ceptableandgivereferenceforfuturecantileverbasicdesign．Keywords：jack—up}cantilever；overallstrength；non—linear前言自升式平台主要工作在水深为10m～150m的水域，由于工作时主船体可以升高至水面以上，而且桩腿所承受的水动力比较小，故其具有良好的稳定性，应用十分广泛。近年来，自升式平台的设计理念已经从传统的纯勘探钻井发展到勘探和开发钻井并举。为此，新建和待建的自升式平台几乎均设计成悬臂梁式钻井平台，因此研究悬臂梁的总体强度具有十分重要

6、的意义。1平台简介此次分析是基于宏华海洋油气装备(江苏)有限公司设计的122m自升式平台，其主尺度见表l。悬臂收稿日期：2015—09—15基金项目：江苏省自然科学基金项目“自升式多功能服务平台研发”(BK20130399)。作者简介：冯琦(1978·)，男，博士。中国海洋平台第30卷第5期梁可通过棘爪爬行装置和滑移系统沿船艏、船尾方向纵向滑移，主船体上的纵向滑移基座是由横向楔子结构、纵向销子结构、垂向支撑结构和艉部滚轮支撑结构组成。悬臂梁上设置有滑道以支撑钻台，并允许钻台在悬臂梁上进行左舷、右舷方向的横向滑移，悬臂梁悬伸和钻台偏移如图1所示。表l自升式平台的主要参数}。i横向

7、移动距离图l悬臂梁悬伸和钻台偏移2分析方法在风暴状态下，平台已停止作业，悬臂梁收回到主船体上，此时悬臂梁的载荷分布均匀，总纵强度比较容易满足要求，对悬臂梁的强度不起主导作用。该文主要校核悬臂梁在操作工况下承受静态载荷时的结构强度，因此不直接计算风载和惯性载荷。悬臂梁的强度需要进行2个方面的校核：总纵强度校核和屈服强度校核。通过计算悬臂梁滑移壁的剖面模数和许用弯矩，与可变载荷和固定载荷在各个剖面所产生的弯矩进行比较，从而校核悬臂梁的总纵弯矩。悬臂梁整体结构强度利用有限元进行模拟(FEM)，通过