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隨著我國(guó)海洋石油工業(yè)不斷向著“深水進(jìn)軍”，組塊的總體規(guī)模越來(lái)越大，最近的南海項(xiàng)目組塊的重量已超過(guò)3萬(wàn)t，創(chuàng)歷次之最。在駁船運(yùn)輸組塊的過(guò)程中，在波浪載荷作用下，駁船的柔度對(duì)組塊的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生很大的影響，這和以往在不需要考慮船體變形因素的條件下對(duì)組塊進(jìn)行運(yùn)輸強(qiáng)度校核具有很大不同。因此，在給定海況下，組塊在用駁船運(yùn)輸過(guò)程中，船體變形的數(shù)據(jù)直接影響組塊結(jié)構(gòu)有限元分析的校核結(jié)果。為此，采用基于頻域分析的設(shè)計(jì)波法，對(duì)南海某項(xiàng)目的組塊運(yùn)輸進(jìn)行三維全藕合數(shù)值模擬和計(jì)算分析。根據(jù)駁船運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的慣性力，以及重力等求出組塊各構(gòu)件的應(yīng)力，按API規(guī)范進(jìn)行校核組塊的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
1)海況條件采用中國(guó)南海某區(qū)域，10年一遇海況。2)總體結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)圖紙信息，準(zhǔn)確建立組塊、DSF滑道、SEAFASTENING和駁船結(jié)構(gòu)模型。由于要準(zhǔn)確地模擬出駁船和組塊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致有限元模型的單元數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)量十分龐大，而且為了準(zhǔn)確模擬組塊與駁船船體連接節(jié)點(diǎn)自由度，將整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)子模型—組塊(含DSF)和駁船，然后利用超單元組合技術(shù)，將它們組合成整體結(jié)構(gòu)模型。
根據(jù)駁船的型線資料，建立三維水動(dòng)力計(jì)算的濕表面模型。根據(jù)駁船的艙室布置圖進(jìn)行三維模型的艙室劃分，并模擬艙室壓載水，進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算。采用設(shè)計(jì)波法進(jìn)行組塊運(yùn)輸全藕合的強(qiáng)度分析，設(shè)計(jì)波參數(shù)由組塊重心處3個(gè)線方向最大加速度、3個(gè)角方向最大加速度以及駁船中橫剖面3個(gè)方向最大彎矩等9個(gè)主導(dǎo)載荷確定。計(jì)算船體在各主導(dǎo)載荷工況下，載荷響應(yīng)的短期極值，并結(jié)合各載荷響應(yīng)的傳遞函數(shù)確定設(shè)計(jì)波參數(shù)，包括浪向、周期、波幅和相位。
在得到設(shè)計(jì)波參數(shù)后，即可針對(duì)選定的設(shè)計(jì)波，采用三維線性頻域水動(dòng)力理論，進(jìn)行波浪載荷計(jì)算。在用設(shè)計(jì)波法對(duì)組塊運(yùn)輸時(shí)駁船所受波浪載荷進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，需要將駁船濕表面的水動(dòng)壓力、液艙載荷以及慣性載荷施加到有限元模型上，確保模型的靜力和動(dòng)力平衡，用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算。
駁船受到靜水載荷和波浪載荷的作用，由于SEAFASTENING是在組塊裝船后才焊接上去的，因此SEAFASTENING在靜水載荷工況下不起支撐固定作用，只在波浪載荷工況下起支撐作用。為此，需要分靜水工況和波浪工況兩種情況進(jìn)行計(jì)算：在靜水載荷工況下分析時(shí)要將SEAFAS-TENINGS與駁船連接處的節(jié)點(diǎn)單元解，這樣SEAFASTENINGS便不起支撐作用；在波浪載荷工況下分析時(shí)，又需要將SEAFASTENING與駁船連接節(jié)點(diǎn)耦合上，使它們起到支撐固定作用。最后用PREPOST模塊，將這兩個(gè)載荷工況的結(jié)果合并起來(lái)，得到最終結(jié)果文件。另外，由于RUN-NERS與駁船甲板上的滑道之間只受壓力而不受拉力，這里可通過(guò)分析RUNNERS的受力情況來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果在分析工況下，RUNNERS所受的力為壓力，那么就不用對(duì)它進(jìn)行操作，如果RUNNERS所受的力為拉力，那么就要將受拉力作用的RUNNERS與駁船甲板上滑道的接觸節(jié)點(diǎn)解藕，使之受壓不受拉。
采用SESAM / FRAMEWORK模塊，依據(jù)API RP 2A LSD對(duì)組塊(含DSF)桿件結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核，計(jì)算結(jié)果表明少數(shù)桿件在某些工況下，不滿足強(qiáng)度要求，其中，UC值最大達(dá)到2.3(由于篇幅有限，具體計(jì)算結(jié)果暫不列出)。不滿足強(qiáng)度要求的構(gòu)件，見圖中深色構(gòu)件。 采用SESAM/FRAMEWORK模塊，依據(jù)APIRP 2A LSD，對(duì)組塊(含DSF)管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行沖剪強(qiáng)度校核，計(jì)算結(jié)果表明少數(shù)節(jié)點(diǎn)在某些工況下，不滿足強(qiáng)度要求，其中，UC值最大為1.23。不滿足強(qiáng)度要求的節(jié)點(diǎn)，見圖中深色節(jié)點(diǎn)。
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