海洋平台主要用于海上油气资源的勘探和开发。由于长年累月的在海洋恶劣的环境中工作,因此海洋平台涉及到强度、刚度、疲劳寿命、下水安装及抗风浪等问题。采用成熟的CAE仿真技术,并与试验和经验相结合,相辅相成,有效提升研发设计能力,节省产品开发成本,缩短开发周期,提高市场竞争力。下文是CAE仿真技术在解决海洋平台产品研发过程中部分常见工程问题的简要介绍:
1、海洋平台的强度、刚度问题
海洋平台总体静强度和变形问题
海洋平台加筋板及管架结构局部应力问题
海洋平台桩土耦合作用问题
海洋平台波浪载荷下的强度问题
海洋平台工作环境恶劣,各种不同工况下的强度性能是设计中首要考虑的问题。ANSYS软件可以方便的对不同工况和海况下海洋平台整体及局部的强度和刚度问题进行仿真分析,解决海洋平台的强度问题。
2、海洋平台的屈曲疲劳及规范校核问题
海洋平台加筋板及管架屈曲问题
海洋平台疲劳寿命问题
海洋平台管架应力及焊接接头的规范校核问题
海洋平台通常由板架和管架组成,屈曲和疲劳问题是设计中必须考虑的问题。而且由于工作环境复杂,常常使用理论与经验相结合的方法来分析。ANSYS软件不仅可以解决板及管架的屈曲疲劳问题,还可以直接采用现有规范对设计方案进行校核,减轻设计人员的工作量。
3、海洋平台的抗震动力学问题
海洋平台抗震动力响应问题
海洋平台自振特性问题
对于固定式平台而言,在风、浪、流等环境不是很恶劣的情况下,地震载荷具有较大的破坏力。对于这类海洋平台,进行抗震分析是必须的。
4、海洋平台的抗风浪问题
海洋平台风载荷计算问题
海洋平台波浪载荷计算问题
海洋平台水动力系数计算问题
海洋平台风浪作用下稳定性问题
海洋平台风浪流作用下的运动响应问题
海洋平台锚链配置问题
海洋平台立管的涡激振动问题
海洋平台在遭遇到较大风浪时,可能会有较大的运动响应,或者发生倾覆,或者导致锚链断裂从而影响海洋平台的正常工作。这主要涉及到海洋平台的稳性和耐波性问题。采用Ansys产品在设计阶段就可以对海洋平台的水动力特性进行计算,了解海洋平台的抗风浪能力,并对海洋平台在风浪作用下的运动响应进行短期预报,为海洋平台的设计提供参考。
5、海洋平台的下水安装问题
海洋平台的下水问题
海洋平台的安装问题
无论是导管架平台的下水,还是张力腿平台的安装问题,Ansys产品都提供了相应的解决方案,确保在下水和安装过程中平台的安全性和可靠性。
6、其他
海洋平台抗火性能问题
海洋平台燃烧和烟气扩散问题
海洋钻井平台直升机飞行与降落安全分析
火灾是海洋平台结构破坏的重要原因之一,平台构件在高温作用下其力学性能急剧下降,直至失去承载力,利用Ansys产品可以模拟火灾作用下平台结构整体性能和节点的破坏模式,提高平台结构抗火能力。另外,Ansys产品对海洋平台的燃烧和烟气扩散,直升机降低平台的风场也能提供分析。
相关CAE软件模块:
几何建模:Ansys DesignModeler、Ansys SCDM
结构仿真分析:Ansys Mechanical
疲劳寿命分析:Ansys nCode-Design life、Fe-safe、Ansys Fatigue
流体仿真分析:Ansys CFX、Fluent、ICEM CFD
水动力仿真分析:Ansys AQWA
规范校核分析:Ansys Beamcheck、Ansys Fatjack
设计优化分析:Ansys DesignXplorer