李忠義

[摘 要]海洋平臺(tái)的主要作用是為海洋的石油勘探工作提供基礎(chǔ)平臺(tái)，其發(fā)揮著不可忽視的作用和效果。而各類海洋平臺(tái)中自升式海洋平臺(tái)占據(jù)著比較重要的地位，從我國(guó)的實(shí)際情況來(lái)分析，我國(guó)具有較為遼闊的海域，而自升式海洋平臺(tái)因?yàn)槠浔憬莸囊苿?dòng)性被廣泛的使用。本研究主要分析自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力特性，希望所得結(jié)果可以為相關(guān)領(lǐng)域提供有價(jià)值的參考。

[關(guān)鍵詞]自升式；海洋平臺(tái)；動(dòng)力特性

中圖分類號(hào)：P731.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）12-0337-01

引言

作為一個(gè)資源大國(guó)和人口大國(guó)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)在近些年來(lái)不斷的迅速增長(zhǎng)和發(fā)展，其資源的消耗也在不斷的增大。這就使得對(duì)于海洋的各項(xiàng)資源的需求性也不斷加大，特別是石油資源，陸地的石油資源的勘探工作基本上已經(jīng)進(jìn)入了飽和狀態(tài)，所以對(duì)于海洋石油資源的開(kāi)采變成了我國(guó)促進(jìn)自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?lái)源。而針對(duì)于此就需要涉及到對(duì)海洋平臺(tái)的應(yīng)用，其是海洋相關(guān)活動(dòng)的主要配合設(shè)備，隨著發(fā)展的速度不斷的加快，其產(chǎn)量也在不斷的增多，那么在這種背景下分析自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力特性就顯得格外的重要。

1.自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力特性分析

1.1 自升式海洋平臺(tái)的線性自振特性分析

對(duì)自升式海洋平臺(tái)的自身特性進(jìn)行分析，能夠?yàn)楦玫难芯科鋭?dòng)力影響提供基礎(chǔ)爆保障。當(dāng)前有資料表明，對(duì)于自升式鉆井平臺(tái)的自身特點(diǎn)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)對(duì)于該平臺(tái)的振動(dòng)分析具有一定的參考價(jià)值。而且對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)的識(shí)別研究，能夠更好的得出海洋平臺(tái)的參數(shù)識(shí)別的基本原理，并且可以針對(duì)于此進(jìn)行相關(guān)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別。而且這得到了平臺(tái)的識(shí)別結(jié)果，當(dāng)前主要是通過(guò)有限元方法的結(jié)果自振特性來(lái)進(jìn)行研究，其關(guān)鍵主要在于建立的模型的準(zhǔn)確性。

1.2 自升式海洋平臺(tái)的非線性自振特性分析

需要對(duì)結(jié)構(gòu)的非線性特性進(jìn)行考慮，比如說(shuō)對(duì)于結(jié)構(gòu)進(jìn)行大體位移的特性，土壤結(jié)構(gòu)的耦合效應(yīng)，樁腿以及船體的耦合效應(yīng)等。分析結(jié)構(gòu)的第一階的固有頻率可能會(huì)出現(xiàn)較大的變化，而且這種變化和其載荷加在的全過(guò)程存在必然的關(guān)系。有學(xué)者通過(guò)橫向的一個(gè)脈沖載荷對(duì)平臺(tái)進(jìn)行激勵(lì)，結(jié)果獲得了第一階的振動(dòng)頻率，并且用它和線性系統(tǒng)的分析結(jié)果做出了比較，最終得出，非線性結(jié)構(gòu)與線性結(jié)構(gòu)在結(jié)果上存在著一定的差異。注重差異主要集中體現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一是因?yàn)榧尤肓溯S向載荷而導(dǎo)致了樁腿剛度嚴(yán)重減小；其二是和樁土結(jié)合鉸接模型進(jìn)行比較，非線性模型的剛度相對(duì)更大。從理論上來(lái)講，非線性結(jié)果并不存在固有的頻率，所以能夠分析出，非線性結(jié)果的自振特性主要和是否能夠確定其與線性結(jié)構(gòu)的差異存在著必然的聯(lián)系。

1.3 自升式海洋平臺(tái)的疲勞分析

應(yīng)該對(duì)自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力和靜力進(jìn)行分析，并在其分析的前提下做出對(duì)平臺(tái)的疲勞分析。所以需要利用有限元分析計(jì)算方法對(duì)波流載荷相愛(ài)的平臺(tái)構(gòu)建的效應(yīng)時(shí)間歷程進(jìn)行分析，以便于更好的對(duì)品臺(tái)的構(gòu)件的疲勞效應(yīng)范圍和循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)算。能夠從中將平臺(tái)的構(gòu)建的結(jié)構(gòu)損傷以及疲勞壽命計(jì)算出來(lái)。當(dāng)平臺(tái)應(yīng)力在波流載荷之下時(shí)，其不具有周期性的等幅循環(huán)應(yīng)力，因此需要循環(huán)計(jì)數(shù)應(yīng)力的時(shí)間歷程。在此可以通過(guò)采用雨流計(jì)數(shù)法離來(lái)對(duì)應(yīng)力循環(huán)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)。當(dāng)技術(shù)平臺(tái)的構(gòu)建出現(xiàn)疲勞損傷之時(shí)，可以作出假設(shè)。其疲勞損傷符合線性累積疲勞損傷理論，也就是當(dāng)=1的時(shí)候，其結(jié)構(gòu)將會(huì)出現(xiàn)損壞。而在這個(gè)式子中，p所代表的是疲勞的可靠度，而k代表的是塊譜數(shù)，Npi就是在可靠度P下應(yīng)力是在應(yīng)力Si下所對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)、那么ni則是在應(yīng)力Si下的實(shí)際循環(huán)次數(shù)。

2.自升式海洋平臺(tái)在當(dāng)前的動(dòng)力研究特點(diǎn)以及展望

2.1 自升式海洋平臺(tái)在當(dāng)前的動(dòng)力研究特點(diǎn)

通過(guò)上面對(duì)自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力特性的分析，以及對(duì)其振動(dòng)相應(yīng)的分析和歸納能夠得出，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外有很多研究開(kāi)始對(duì)自升式海洋平臺(tái)進(jìn)行了一些列的研究工作。其中也涉及到了關(guān)于頻域和時(shí)域的方法，通過(guò)對(duì)其波浪載荷、結(jié)構(gòu)以及動(dòng)態(tài)線性和非線性的效應(yīng)分析，以及對(duì)二維和三維的有限元和隨機(jī)動(dòng)力相應(yīng)的概率特性的分析等都能夠得出，自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力特點(diǎn)研究在當(dāng)前已經(jīng)是一門(mén)較為重要的工作。而且通過(guò)上述分析研究能夠?yàn)槠鋵?shí)際的工程指導(dǎo)提供必要的指導(dǎo)意義。通過(guò)對(duì)振動(dòng)效應(yīng)的分析，其主要能夠?qū)?qiáng)度的計(jì)算分析和安全設(shè)計(jì)進(jìn)行精確，可以有效的將動(dòng)態(tài)的效應(yīng)降低到最小的程度，以便于更好的確保海洋平臺(tái)在不同的工作環(huán)境下能夠更好的運(yùn)轉(zhuǎn)和工作。同時(shí)也能夠?yàn)槿蘸蟮暮Ｑ笃脚_(tái)動(dòng)態(tài)響應(yīng)提供幫助。

2.2 自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力特點(diǎn)研究展望

從當(dāng)前情況來(lái)分析，在以后可能會(huì)涉及到關(guān)于動(dòng)態(tài)放大因子的研究工作。因?yàn)閯?dòng)態(tài)放大因子預(yù)估可以有效的對(duì)振動(dòng)影響進(jìn)行分析。之后可以通過(guò)對(duì)時(shí)域和頻域等對(duì)動(dòng)態(tài)放大因子進(jìn)行比較，進(jìn)而對(duì)其計(jì)算后的深層次分析結(jié)果進(jìn)行精確。比如說(shuō)對(duì)于動(dòng)態(tài)的疲勞進(jìn)行分析的時(shí)候，就能夠通過(guò)專門(mén)針對(duì)動(dòng)態(tài)疲勞放大因子的研究進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)放大因子的研究，能夠更加有效的提升海洋平臺(tái)的輕度，也能夠延長(zhǎng)其疲勞的壽命。在特定的條件下，當(dāng)海風(fēng)或者海流通過(guò)結(jié)構(gòu)物的時(shí)候可能會(huì)產(chǎn)生渦街，這樣容易在海洋結(jié)構(gòu)物上面生成一種交變力。這能夠?qū)е陆Y(jié)構(gòu)的渦激振動(dòng)發(fā)生損壞，分析當(dāng)前的一些資料，很多文獻(xiàn)中僅僅只是給出了在單杠件上產(chǎn)生渦街的公式，而其它眾多組件中是否會(huì)產(chǎn)生渦街卻并沒(méi)有詳細(xì)的說(shuō)明。日后也可能會(huì)出現(xiàn)對(duì)各種工況的分析出現(xiàn)，當(dāng)前存在著大規(guī)模的基于平臺(tái)站的工況進(jìn)行分析的情況存在，但是在拖航或是抬升等方面的分析或研究卻相對(duì)來(lái)說(shuō)較少，所以這種情況下很容易導(dǎo)致平臺(tái)出現(xiàn)破壞，比如說(shuō)在抬升工況下，其齒輪系統(tǒng)的承載力很可能會(huì)發(fā)生變故，或是在拖航的工況下，其樁腿的強(qiáng)度與穩(wěn)定性也存在著一定的問(wèn)題。分析振動(dòng)的抑制，在如隨機(jī)波浪載荷等環(huán)境載荷下所產(chǎn)生的振動(dòng)，其大部分都會(huì)局限于系統(tǒng)的固有頻率或系統(tǒng)的載荷峰值頻率附近，所以基于此對(duì)于結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)做出相應(yīng)的主動(dòng)、被控制分析，能夠?qū)Ｑ笃脚_(tái)的安全設(shè)計(jì)進(jìn)一步奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從實(shí)驗(yàn)技術(shù)的測(cè)量來(lái)說(shuō)，雖然存在著很大的難度，而且對(duì)于實(shí)際平臺(tái)振動(dòng)相應(yīng)的測(cè)量在方法上也有待強(qiáng)化，但是通過(guò)準(zhǔn)確的測(cè)量可以有效的對(duì)其理論模型的建模以及計(jì)算方法進(jìn)行更新個(gè)改善。

3.結(jié)語(yǔ)

本研究主要分析自升式海洋平臺(tái)動(dòng)力的特性，文中主要從線性自振特性、非線性自振特性、平臺(tái)的疲勞等方面做出了首先的分析。同時(shí)也就自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力研究特點(diǎn)和展望等進(jìn)行分析。筆者認(rèn)為合理的分析自升式海洋平臺(tái)的動(dòng)力特性，能夠?yàn)槲覈?guó)海洋平臺(tái)的建設(shè)和發(fā)展提供資料，同時(shí)也能夠促進(jìn)我國(guó)海洋勘探事業(yè)的進(jìn)步，因此需要積極的進(jìn)行研究。

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