海洋平台随机振动分析.doc

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1、《ansys结构有限元高级分析方法与范例应用》■…尚守信2010-12-3123:42:321分类：默认分类I字号订阅第十四章，海洋石油平台结构的动力分析海洋平台的建模，下部导管架和上部卬板框架的主要竖向支撑构件采川PIPE16单元，叩板平血框架梁，采用beam4单兀，水平甲板采Hlshel!63单兀，PIPE16单兀截面由外径和厚度确定，BEAM4单元截面形式选用矩形，单元的参数包括截面高度、宽度、面积和截而惯性矩，shclI63单元参数包括四节点处的厚度，平台建模的操作命令如下：(注意:ansys中实常数命令R,NSET,R1,R2,R3

2、,R4,R5,R6,NSET为单元编号,LSEL,Type,Item,Comp,VMIN,VMAX,VINC,KSWP,latt5mat35type53kb55secid,MAT--与所选择的尚未划分网格的线关联的材料号；TYPE-与所选择的尚未划分网格的线关联的类型号；KB-对应于模型屮的关键点号。所生成的梁单元的横截面按这样定向，梁的Z轴将位于由线的两端点和该关键点定义的平面；SECID-与SECTYPE命令定义的梁横截面和对应，截面号山SECNUM指定。14.3海洋平台模态分析模态分析用于确定同冇频率和振型，是其他动力学的基础,A计算模

3、态解1,。设定分析类型2。设置分析选项3。施加位移约朿4o模态分析求解Bo观察模态分析的结果5o观察固有频率6o观察模态振型7.14.4海洋平台谐响应分析谐响应分析用于确定结构在随时间按照正弦规律变化的载荷作用下的稳态响应，目的是计算结构响应随频率的变化曲线，从这些曲线中可以找到峰值可以找到峰值响应，并进一步观察峰值频率对应的应力，谐响应是线性分析，谐响应由完全法、模态法和缩减法三种,完全法谐响应分析过程主要由三个主要的步骤组成，建模、加载求解，观察结果。加载过程中，采用ANTYPE,3,定义谐响应分析类型，HROPT(full,REDUCE

4、,)定义谐响应分析的求解方法及其他参数，HROUT定义谐响应分析的输出类型，用LUMPM命令定义质量矩阵，用EQSLV选择求解器，用NSUBST定义计算任何数目的谐响应解，解或子步数，用HARFRQ指定频率范围，用KBC定义荷载方式，用alphad和BETAI)定义阻尼。14.4.1计算谐响应解谐响应分析法的注意事项，1。设定分析类型，2。设置分析选项3。载荷步选项设置4O施加载荷5o谐响应求解14.4.2观察球求解结果(NSOL,NVAR,NODE,ITEM,COMP,NAME)以节点数据定义变量，NVAR・・变量号或变量名,NODE-拟取

5、数据的节点号，ITEMCOMP结果项和组项标识符，NAME-ffl于图形显示或列表显示的项目标识名。(NSUBST,NSBSTP,NSBMX,NSBMN,CARRY)，其中，NSBSTP-当前载荷步的子步数，默认为以前载荷步中的设置的子步数，如果以前没有设置，则缺省为1,如果用了(AUTOTSQN)则该子步数只用于第一子步数，NSBMX・・当AUTOTS打开时，NSBMN为最小子步数，缺省时，如果SOLCONTROL打开时，由系统确定最大子步数，如果SOLCONTROL关闭时，缺省时为以前设置的最大子步数。14.5冰荷载作用下的平台的响应(瞬

6、态分析)本节通过计算海洋平台在冰荷载作用下的结构响应，介绍ANSYS瞬态分析的具体操作过程。在高纬度地区，冰荷载是海洋平台的一种重要的载荷形式，由于浮冰的撞击，平台结构再短的时间内完成，具有明显的瞬时效应，因此，采用ANSYS的瞬时分析，计算海洋平台在冰荷载作用下的响应。!分析选项设置和求解/SOL/ANTYPE,TRANSIENTTRNOPT,FULL!载荷步1NSUBST,10,0,0TIME,1.9ALPHAD,0.05BETAD,0.05OUTRES,ALL,1F,5,FY,0F,25,FY,0LSWRITE,1!载荷步2TIME,2

7、F,5,FY,100000F,25,FY,100000LSWRITE,2!载荷步3TIME,3F,5,FY,0F,25,FY,0LSWRITE,3!载荷步4TIME,10NSUBST,50LSWRITE,4LSSOLVE,1,4,1FINISH!后处理观察位移•时间变化曲线/POST26NSOL,2,73,U,Y,UY/AXLAB,X,TIME/AXLAB,Y,UYPLVAR,2FINISH14.6波浪荷载作用下海洋平台的随机分析本节通过计算海洋平台在波浪荷载作用下的结构响应，介绍ANSYS随机谱分析方法14.6.1波浪荷载的简介波浪力由拖曳

8、力和惯性力组成，通常用MORISON公式计算作用在导管架主导管单位长度上的宗水平力，由于波浪的随机性，采用ANSYS谱分析中的功率谱（psd）分析方法计算平台结构波