和上限值。y i 为节点纵坐标,y i 和y i 分别为y i 的下限值和上限值。
(2)设计变量的数学转换
?04?中国海洋平台 第23卷 第1期
为了统一两类变量的量纲,均匀展缩其变化量级,取如下的统一设计变量Y i
sin 2Y i =
X i -X i X i -X i
(8)
即可满足要求。事实上,式(8)不仅实现了设计变量的无量纲化,且参加实际运算的sin 2Y i 优化范围不论量级如何,均展缩在0～+1域中。
同样,由式(8)可得到原设计变量X i :
X i =X i +(X i -X i )sin 2
Y i
(9)
这样以Y i 作为统一设计变量时,优化过程其步长可均匀变化,易于控制,解决了优化过程收敛差与解的可行域缩小的疑难。
3 优化算法
本文采用大型结构分析软件ANS YS 中所带的优化算法器中的随机搜索法、扫描法和一阶法进行结构优化。先用随机搜索法和扫描法获得一组较好的初始设计变量,然后用一阶法求出优化问题的最优解。下面对这3种方法作简要介绍。3.1 随机搜索法(rand)
随机搜索法可完成指定次数的分析循环,并在每次循环中使用随机搜索变量值。用户可以指定最大迭代次数和最大合理设计数。如果给出了最大合理设计数,在达到这个数值时循环就终止。随机搜索法往往作为其他方法的先期处理。3.2 扫描法(DV Sw eep)
扫描法用于在设计空间内完成扫描分析。将生成n ×N S PS 个设计序列,n 是设计变量的个数,N S PS 是每个扫描中评估点的数目。对于每个设计变量,变量范围将划分为N S PS -1个相等的步长,进行N S PS 次循环。问题的设计变量在每次循环中以步长递增,其他的设计变量保持其参考值不变。3.3 一阶法(f irst order)
一阶法首先通过对目标函数添加罚函数,将约束优化问题转换为无约束优化问题。然后使用因变量对设计变量的偏导数(ANSYS 中采用差分法),在每次迭代中,进行梯度计算(用最大斜度法或共轭方向法)确定搜索方向,并用线搜索法对无约束问题进行最小化。因此,每次迭代都有一系列的子迭代(其中包括搜索方向和梯度计算)组成,这就使得一次优化迭代有多次分析循环。当当前的设计序列相对于前面的和最佳序列满足下面任意一种情况时,优化过程收敛。
f
(j )
-f
(j -1)Φε(10)或者f
(j )
-f
(b )
Φ
ε(11)
这里f (j )代表第j 次迭代的目标函数值;f (b )代表先前最优的目标函数值;ε为收敛容差。
可以通过给定收敛容差直接改善一阶法的收敛程度,也可以指定梯度计算的设计变量的变化程度和指定线搜索步长的范围来防止优化过程的过早收敛。
综上所述,基于统一设计变量方法的优化迭代步骤为:
(1)用有限元法进行结构分析,得到节点位移、单元应力、结构模态等结构分析结果;(2)用统一设计变量方法实现对截面变量和形状变量的无量纲化;(3)设定设计变量、约束条件和目标函数;(4)进入优化算法器,进行结构优化;
(5)将无量纲化的设计变量再次转换成原来的设计变量;
(6)应用式(10)和(11)检验收敛准则,如果满足收敛准则,转到(7),否则,重复(1)～(5);(7)优化过程终止,输出最佳设计序列。
?
14?第1期 石金磊等 基于统一设计变量方法的导管架海洋平台动力优化设计
4 算 例
为了验证本文编制的程序,并证明统一设计变量方法的效果,先对一个2杆桁架做了优化计算,并与文
献[4]的结果做比较。然后对J Z2021MUQ 导管架海洋平台进行结构动力优化。4.1 两杆桁架
平面2杆静定桁架,各杆拉压容许应力均为240M Pa ,弹性模量E =210GPa ,密度ρ=7800kg/m 3,泊松
比γ=0.3,考虑压杆稳定性,当柔度λ≥100时,采用式(5)计算临界应力;当61≤
λ<100时,柔度公式系数a =304M Pa ,b =1.12M Pa ,稳定安全系数n 取1。各杆均为圆形截面,面积初值均为2cm 2
,面积下限为2mm 2,收敛精度ε=0.01。结构受到一垂直向下的载荷P =10kN 。优化设计过程中,两个铰支座可沿垂直方向移动。目标函数要求结构质量最小,并且节点2的垂直位移v 2≤1.57mm 。整个结构如图1.a )所示。
文献[4]中采用分层优化方法,构造了两种变量子空间,截面变量用满应力法确定截面的最小尺寸,并满足约束条件;坐标变量通过灵敏度分析确定节点的移动方向,根据优化准则,移动高效的节点以优化结构的形状。优化结果如图1.b )所示,质量减小15.6%。
采用本文方法的优化结果如图1.c )所示,结构质量减小20%。通过对比,可看到,统一变量方法比分层优化方法取得了更好的优化效果
。
a ) 初始设计WT =3.2kg
b ) 文献[4]的优化设计WT =2.70kg
c ) 本文的优化设计WT =2.56kg
图1 两杆桁架结构组合优化
4.2 导管架海洋平台结构动力优化设计
J Z2021MUQ 平台计算模型如图2所示,在冰荷载作用下,对平台结构进行动态响应分析和优化设计。
导管架平台是由钢管焊接的空间梁系结构,共84个圆管截面的梁单元。钢材弹性模量E =210GPa ,泊松比ν=0.3,质量密度ρ=7800kg/m 3,瑞雷阻尼系数α=0.015,β=0.003。平台上全部设备的质量平均加在顶层横梁的4个节点上,每个集中质量为400t 。首先计算得到结构的一阶X 向和Y 向固有频率皆为0.87Hz ,文献[6]中计算得为0.88,实测值0.87Hz 。然后计算冰荷载作用下的结构动力响应,冰荷载资料取自文献[1]。平台迎面的两条桩腿上同时受到沿X 轴方向冰荷载的作用,简化的冰力模型如图3所示。可得峰值为15t 。结构最大的节点动位移响应在文献[6]中峰值为0.42cm ,本文计算得为0.41cm ,基本吻合。
首先进行截面优化设计。导管架平台结构的优化目标是使结构质量最小,约束条件分别为一阶固有频率和最大动位移响应。单元圆管截面的内径不变,外径作为设计变量。为了与文献[6]的结果比较,设计变量取法与其一致,如下:(1)四条腿柱,共20个单元,内径1.4457m ;(2)第一、三、四横梁,第一、二层横梁间的斜撑,共28个单元,内径0.7097m ;(3)第二层横梁,第四层与顶层横梁间的斜撑,共20个单元,内径为0.6592m ;(4)顶层横梁,共16单元,内径1.4456m 。表1中的变量序号分别对应为如上的设计变量。
?24?中国海洋平台 第23卷 第1期
优化设计按两种方案计算,动位移响应约束分别取0.5cm 和0.4cm ,其他约束条件相同。表1是本文与文献[6]的目标和约束函数的初值、约束值和优化值的比较,表2是两者设计变量的初值、上下限值和优化值的比较。文献[6]中的截面优化采用了改进的序列线性/二次规划求解算法。
表1 导管架平台优化的设计变量比较
/m 变量序号1234初始值 1.49650.76060.7100 1.4965上限值 1.52000.80000.7500 1.5000下限值
1.4800
0.74000.6800 1.4700优
化
值方案1文献 1.50360.74000.6800 1.4700本文 1.5033
0.74000.6820 1.4700方案2
文献 1.5144
0.74000.6800 1.4700本文 1.5059
0.7400
0.6990
1.4700
表2 导管架平台优化的目标和约束函数比较约束函数重量/t
一阶振频/Hz
位移/cm
初始设计
478.20
0.880.410方
案1约束值0.850.500优化值
文献341.600.860.500本文343.87
0.850.500方案2
约束值0.850.400优化值
文献375.200.900.400本文
377.180.89
0.395
通过对比,可以看到,由于文献[6]中采用了针对桁架结构动力优化的鲁棒性较强的算法,其优化效果要略好于本文采用的算法。尽管如此,两者的优化效果差别仍在0.5%以内,是可以接受的。
表3 导管架平台截面及形状优化结果
/m
变量序号12345678初始值 1.500.760.71 1.5010.00-3.50 5.8510.38上限值 1.520.800.75 1.5010.00-1.758.1212.58下限值 1.480.740.68 1.477.00-6.50 2.959.00优
化值
方案1 1.480.740.68 1.478.56-1.76 2.959.00方案2
1.48
0.74
0.68
1.47
7.05
-1.75
3.38
9.00
然后采用统一变量方法,对截面和形状变量同时进行优化。截面变量与上述相同,形状变量分别取为主腿的斜率、各层水平拉杆的垂向位置,如图4所示。设计变量的初始值、上下限约束和优化值如表3所示。
?
34?第1期 石金磊等 基于统一设计变量方法的导管架海洋平台动力优化设计
通过优化,发现平台的截面变量和形状变量同时发生了改变,优化前后结构形状对比如图5所示。如表4所
示,通过对两类优化结果的比较发现:只进行截面优化时,在两种方案下分别使导管架的质量减小28.1%和21.1%;而采用统一设计变量方法进行优化时,平台的质量分别减小42%和40.1%。显然,再次证实了统一变量方法在海洋平台结构动力优化中的结果明显优于截面优化设计。
表4 两类优化方法的结果比较约束函数重量/t 一阶振频/Hz 位移/cm
初始设计
478.200.880.41方案1优
化值截面
343.87
0.8500.50位移
≤0.5cm 截面与形状277.40
0.8510.47方案2优化值
截面
377.18
0.8910.395位移≤
0.4cm
截面与形状281.70
0.896
0.
396
图4 形状优化变量示意图
a ) 平台原结构WT =478.20t
b )方案1 WT =277.40t
c ) 方案2 WT =281.70t
图5
J Z2021MUQ 平台形状优化前后的结构模型比较
5 结 语
本文基于统一设计变量方法,对J Z20-1MUQ 导管架海洋平台进行了结构动力优化设计。结果表明:
基于统一设计变量方法同时考虑截面和形状变量的海洋平台优化设计比单独的截面优化设计能取得更好的优化效果。下一步工作是引入包括风、浪、流等多载荷工况并考虑应力、稳定性等其他约束的海洋平台优化设计。
参考文献
[1] 岳前进,季顺迎,于学兵.局地海冰数值预测的冰激结构响应计算[J ].海洋工程,2003,21.
[2]王兴国,贾默伊,周晶.地震作用下的导管架海洋平台结构动力优化设计研究[J ].海洋工程,2003,21.[3]王世圣,刘立名,高德利等.海洋导管架平台结构动力优化研究[J ].中国海上油气,2004,16.[4]王栋,张卫红,姜节胜.桁架结构形状与尺寸组合优化[J ].应用力学学报,2002,19.
[5]刘军伟,姜节胜.桁架动力学形状优化的统一设计变量方法[J ].振动工程学报,2000,13.
[6]
顾元宪,马红艳,姜成等.海洋平台结构动力响应优化设计与灵敏度分析[J ].海洋工程,2001,19.
?44?中国海洋平台 第23卷 第1期
海洋平台设计原理复习
海洋平台设计原理复习 一、思考题 1.海洋平台按运动方式分为哪几类？列举各类型平台的代表平台。各类型的优缺点有哪些？ 1）固定式平台（导管架平台、重力式平台）： 优点——整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强。缺点——机动性能差，较难移位重复使用。 2）活动式平台（坐底式平台、自升式平台、半潜式平台、钻井船、FPSO）： 优点——机动性能好 缺点——整体稳定性较差，对地基及环境有要求。 3）半固定式平台（张力腿式平台、Spar平台）： 优点——适应水深大，优势明显。 缺点——较多的技术问题有待解决。 2.海洋平台设计所涉及的关键技术问题有哪些？各关键技术的必要性及其可采用的研究方法？ 1）总体布置与优化设计研究 2）环境载荷研究 3）平台极限承载能力研究： 必要性——评价平台的安全性、强度储备、优化 研究方法——试验方法、数值方法 4）平台稳性研究： 必要性——研究海洋平台支撑在海底的抗倾覆能力 研究方法——规范校核（CCS、ABS)、软件分析(NAPA、ANSYS) 5）关键结构或节点的疲劳性研究： 必要性——结构疲劳影响结构使用寿命，要考虑海洋环境和波浪载荷作用，能判断易疲劳部位，优化结构并预测结构寿命。 研究方法——疲劳试验、疲劳仿真 6）平台模块化技术研究： 必要性——便于安装、拆装改造、达到多功能要求，主要设计模块化结构的联接方式并分析联接结构的动、静态响应。 研究方法——疲劳性能试验、计算分析 7）焊接工艺与结头韧性评定技术研究： 必要性——焊接接头韧性不足会导致焊接结构破坏，因此需优化焊接工艺。 研究方法——CTOD试验、数值仿真 （CTOD指的是裂纹体受到张开型载荷后原始裂纹尖端处两表面所张开的相对距离，CTOD值得大小反映了裂纹尖端材料抵抗开裂的能力） 8）振动、噪声预报与控制研究 必要性——振动噪声会使结构疲劳、影响健康 研究方法——振动分析、噪声预报 9）平台碰撞分析和防撞技术研究 必要性——平台碰撞会威胁平台安全，该技术主要研究防护装置的设计
导管架海洋平台系统可靠性分析
大连理工大学 硕士学位论文 导管架海洋平台系统可靠性分析 姓名：杜超 申请学位级别：硕士 专业：防灾减灾工程及防护工程 指导教师：李昕 20060616
大连理工大学硕士学位论文 １绪论 １．１前言 １．１．１海洋平台的发展概况 随着社会的快速发展，人类对能源的需求也越来越大。石油是当今世界最主要的能源，人类对石油的开发已经从昔日的陆地逐渐向海洋进军。占地球面积７１％的海洋，蕴藏着丰富的生物资源和矿物资源【１］。海洋石油开发具有投资高、风险大、高新技术密集等特点，即便如此，面对及其丰富的海洋资源，各国都加紧了海洋高新技术的开发。使海洋环境探测、海洋资源调查、海洋油气开发、海洋深潜和海生物技术等成为世界高技术竞争的热点。 海洋平台是一种海洋工程结构物，它为开发和利用海洋资源提供了海上作业与生活的场所。随着海洋开发事业的迅速发展，海洋平台得到了广泛的应用，如海底石油和天然气的勘探与开发、海底管线铺设、建造海上机场及海上工厂等。目前应用海洋平台最为广泛的领域当属海上油气资源的勘探与开发。海洋平台的建造历史可以追溯到１８８７年在美国加利福尼亚所建造的第一座用于钻探海底石油的木质平台；１９４７年墨西哥ｃｏｌｌｉｓｓａｎａ海域建造了第一座钢质海洋石油开采平台，开创了海洋开发的新篇章［２１。 图ｌｔｌ几种典型海洋平台示意图 Ｆｉｇ．１．１ＳｅＶｅｒａｌ¨ｎｄｏｆｔｙｐｉｃａｌｏｃｅａｌｌｐＩａ饰ｍｓ
导管架海洋平台系统可靠性分析 按结构型式及其特点来划分，海洋平台大致分为固定式平台、移动式平台和顺应式平台等三大类【２６】，如图１．１所示。水深在５—２００米范围内，导管架平台是应用最多的一种平台形式，约占９０％以上。“导管架”【８】的取名基于管架的各条腿柱作为管桩的导管这一实际。固定式钢质导管架海洋平台主要由两部分组成ｐ刀】：一部分是由导管架腿柱和连接腿柱的纵横杆系所构成的空间构架。腿柱（导管）是中空的，钢管桩是一根细长的焊接圆管，它通过打桩的方法固定于海底，由若干根单桩组成的群桩基础把整个平台牢牢地固定于海床。腿柱和桩共同作用构成了用来支撑上部设施与设备的支撑构件；另一部分由甲板及其上面的设施与设备构成，是收集和处理油气、生活及其它用途的场所。如图１．２所示，就是典型的寻管架式海洋平台结构。 图１．２东海油田导管架海洋平台示意图 Ｆｉｇ．Ｉ．２ＴｈｅｊａｃｋｅｔｐＩａｔｆｏｍｌｉｎＥ越ｔＣｈｉｎａｓｅａ １．１．２我国海洋平台的发展状况 我国有１ｓｏｏｏ多公里的海岸线，６５００多个海岛。在近３００万平方公里的海域内，大陆架海区含油气盆地面积近７０万平方公里，预测石油资源储量为２７５．３亿吨，天然气储量为ｌＯ．６万亿立方米。目前已探明在渤海、黄海、东海、南海等海域均有分布，且储量丰富［５】。我国从六十年代中期开始建造石油平台，于１９６６年依靠自己的技术力量在渤海海域成功的安装了第一座导管架式海洋平台。近年来，我国的平台设计、制造、安装都得到了突飞猛进的发展，在各海域陆续建造了近百座海洋平台。其中，我国“十五”重
橡胶密封件优化设计平台系统
２７４２００６年橡胶新技术交流暨信息发布会 橡胶密封件优化设计平台系统 谭晶１，杨卫民１，李建国１。杨维章２，贺永军２，鲁选才２ （１．北京化工大学机电工程学院，北京１０００２９； ２．西北橡胶塑料研究设计院，陕西咸阳７１２０２３） 摘要：介绍了一种橡胶密封件优化设计平台系统，利用该系统可对各种密封件如０形圈，矩形圈、滑环式组合和油封等进行有限元分析，且能对各种密封件进行参数化设计，各种结构尺寸调整后，设计图形自动更新，并可快速转化为有限元模型进行分析，借助不断丰富的专家知识库和有限元分析结果对橡胶密封件进行分析优化。获得橡胶密封件的最佳结构设计及其对材料和成型工艺条件的具体要求，自动生成密封件制品和模具设计图纸．为今后橡胶密封件制品的结构优化、模具设计和新产品开发奠定了基础． 关键词－９封圈；橡胶密封；优化设计； 随着ＣＡＤ／ＣＡＥ技术的发展和现代化和智能化生产方式的出现，传统的产品设计模式己经不能满足现代生产的需要，ＣＡＥ技术已经成为设计过程中不可缺少的一部分。橡胶由于其特殊的性能和低廉的价格被应用于各行各业，所以对橡胶制品进行有限元分析有着重要的意义。近年来，国内虽有一些企业开始认识到有限元分析在橡胶工程中的巨大作用，也开始应用有限元技术来分析橡胶密封制品，但总的说来，应用效率非常低，仍然摆脱不了传统的设计模式，使得有限元分析与应用严重脱节，不能实现现代化和智能化的生产目的。 本项目研制的“橡胶密封件优化设计平台系统”改变了传统的设计方法和设计理念，对于新产品的研究开发，不需要加工制造及试验的环节，设计人员通过网络了解市场需求以及用户的要求，可直接利用该系统根据用户要求选择密封件的材料从而选择密封件的结构，并可对其进行反复的有限元分析，得到优化后的应力应变及变形图等计算的结果，达到用户要求后即可输出相应的参数结果，从而输出制品图和模具图，即能够在优化设计过程中，实现尺寸驱动，各结构尺寸调整后有限元模型和设计图形会自动更新，给设计者的设 基金项目：国防科工委十?五（二期）重点攻关项目（ｍｋｐｔ一２００４—２９） 计工作带来了方便，缩短了产品的开发周期、降低了产品的投入成本，增强了市场竞争能力。 １橡胶密封件优化设计平台系统介绍 橡胶密封件优化设计平台系统（如图１）和所有的操作软件一样，利用ＧＵＩ的方式展示给使用者，使用方便，操作简单，使用者只需了解简单的ＧＵＩ操作界面，所有的计算都在后台运行，无需掌握计算过程和计算方法，只需点击相应的按钮即可实现相应的功能。 本系统共包括材料和结构数据库、密封件有限元分析系统、专家知识库三大部分。 图Ｉ橡胶密封件优化设计平台系统主截面 ２橡胶密封件优化设计平台系统功能简介２．１材料和结构数据库 橡胶密封件材料参数和制品及模具相关参
海洋平台结构设计与模型制作计算书
海洋平台结构设计与模型制作 理论方案 浙江大学结构设计竞赛组委会 二○一二年
第一部分：方案设计摘要 根据学长“简单、粗犷”的原理，在实践中抛 弃了很多复杂、沉重的构件，最终展现在我们面前 的是一个四棱台与四棱柱结合的简单作品。 自下而上的构件分别为： 底部为深入沙中的底柱，长为10cm。通过一次 实验，为利于柱子插入细沙中而将柱子削尖。 联结底柱的是四棱台，高42cm、底边长45cm、 顶边长28cm。为抵抗风荷载的力矩而增大重力的力 臂，在保证质量较轻的条件下增大底部长度。初时 对竖向荷载过分估计以致四周承重柱以及斜撑杆过 重，但稳重的底部在加载过程汇中也有可取之处。 之所以将高度定为28cm，是因为伊始准备在四棱台 中间安置塑料片筒体。但在实际操作中我们放弃了 这个设想。 联结四棱台的是被斜杆分成三部分的四棱柱。 借鉴了别人的轻质理念，一改底座的笨重，上部桁 架的布置简明，但纤细的杆件也使整体遭受了风荷 载的极大挑战。在实验加载中发现荷载箱稍小，因 此改进顶部边长、露出四个小柱。本欲在与水面相 切处设置420*420的塑料片则可以利用水的吸附 力，可惜塑料片质量稍重、效果也不太明显。改进 后，四棱台留在空中的部分受风荷载较大，布置了 较密的桁架。 在构件联结处，我们尽力增大构件的接触面积，同时也做了些小木段与木片作为加固。 总结来看，在最初的设计思考中我们还是有一些新的想法,比如筒体，比如利用水的吸附力，但在实践制作过程中我们缺乏对可操作性的理性认识；同时我们过分估计竖向荷载以致质量过重，轻视水平风荷载而在试验中多次面临剧烈的扭转。最终我们的结构形式归于简单，但过程并不平淡。在否定与自我否定中，我们已有收获。
巨型海洋平台的设计及优化设计
1前言 随着中国经济的发展 ,特别是作为支柱产业的石油化工和汽车工业的快速发展 ,石油和天然气供应不足的矛盾日益突出。石油天然气资源是发展石油工业的前提条件和基础 ,探明储量是制定石油工业长期发展规划和建设项目的依据 ,剩余可采储量的多少决定了石油工业发展潜力所在。目前我国陆上石油后备资源严重不足 ,原油产量增长缓慢。由于长期的强化开采 ,大多数主力油田在基本稳定基础上陆续进入产量递减阶段 ,开采条件恶化 ,开发难度增大。鉴于陆上资源的日渐枯竭 ,资源开发向海洋、尤其是深海进军已成必然趋势。因此，如何控制海上石油平台的震动，保护平台的安全可靠成为一个亟待解决的问题。 1.1海洋平台简介 在陆地上钻井时，钻机等都安装在地面上的底座上；在海上钻井时，不可能将钻井设备安放在海里，因此就需要一个安放钻井设备等的场所，这个场所就是海洋钻井平台。海上钻井平台分类[2]如下： 按运移性分为：固定式钻井平台，移动式钻井平台。移动式钻井平台又分为坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、浮式钻井平台。 按钻井方式分为：浮动式钻井平台和稳定式钻井平台。浮动式钻井平台分又为，半潜式钻井平台、浮式钻井船和张力腿式平台；稳定式钻井平台又分为，固定式钻井平台、自升式钻井平台和坐底式钻井平台。 固定式海洋平台是从海底架起的一个高出水面的构筑物，上面铺设甲板作为平台，用以放置钻井机械设备，提供钻井作业场所及工作人员生活场所。 海洋平台的安装包括：导管架的安装和工作平台的安装。其中导管架的安装方法有：提升法、滑入法和浮运法。工作平台的安装方法有：吊装和浮装。 海洋平台的组成部分有：导管架和桩基、栈桥、上部模块、生活楼直升机甲板和火炬臂。
海洋平台结构课程设计
中国海洋大学本科生课程大纲 一、课程介绍 1.课程描述： 海洋平台结构课程设计是针对船舶与海洋工程专业本科生开设的工作技术教育层面必修课。本课程通过实践环节，完成具体典型导管架平台的总体设计思路训练，包括海洋环境计算及工程简化、桩基础承载能力计算、导管架结构整体强度及刚度分析，设计计算书撰写和工程图纸表达。通过本课程的实践，使学生能够综合运用海洋平台结构及相关专业课程学习的基础理论和方法，系统完成结构分析计算，提高设计分析和工程表达能力。 2.设计思路： 本课程以海洋平台结构设计的基本过程为主线，结合先修课程中学到的环境荷载计算、桩基承载力验算、结构整体强度分析、CAD制图等基础知识，使学生将掌握的海洋平台结构设计理论知识应用到实际设计和验算中，通过实际设计检验学生对于基础知识的把握，加深学生对理论知识的理解。课程内容包括三个模块：目标平台调研、相关数据计算与分析、计算书编写及工程表达。 - 1 -
（1）目标平台调研： 该模块需要学生熟悉海洋平台设计的一般步骤，对目标平台进行参数和各项性能指标的调研，确定课程设计的各项数据标准。 （2）相关数据计算与分析： 根据已确定的主尺度，对结构在选定工况下的其他参数进行计算，主要分为：海洋环境荷载计算、基础承载力计算、结构整体强度分析。其中，海洋环境荷载计算为在选定海域环境条件下，对风、波浪、海流、冰荷载的计算，并且针对选定工况进行分析；基础承载力计算要求学生掌握桩基轴向承载力验算方法；结构整体强度分析主要包括设计目标平台在外荷载作用下的应力校核及位移校核方法。 （3）计算书编写及工程表达： 本模块中，学生需要学习并完成计算书的编写，掌握目标平台设计资料编写，并且通过专业分析软件完成平台的响应输出分析。最终上交课程设计纸质报告。 3. 课程与其他课程的关系 先修课程：海洋平台结构、钢结构设计基本原理。本门设计课程与先修课程密切相关，只有掌握了先修课程中的理论知识和设计方法，才能够在海洋平台结构设计中加以综合应用，设计出符合规范标准的结构。 二、课程目标 本课程的目标是培养学生从事海洋工程结构设计的基本技能，使学生对海洋工程设计中的标准和规范加以熟悉，对海洋平台结构以及其他先修课程中的理论知识进行综合运用。到课程结束时，学生应能： （1）熟练应用海洋平台结构设计中的相关规范和标准； （2）完成具体目标海洋平台的总体设计以及输出响应特点分析及校核； - 1 -
导管架平台动力性能及安全性分析
导管架平台动力性能及安全性分析 作为常见的海上结构,导管架平台在完成钻井、采油、储油等作业的同时,由于长期暴露在海洋环境当中,会受到恶劣的天气环境以及其他诸多复杂因素的影响,有时还会受到爆炸、撞击等偶然载荷的作用,因此平台倒塌事故时有发生,这不仅造成了严重的环境污染,同时也带来了巨大的经济损失。为保证结构在恶劣环境下的抗倒塌能力,延长结构的服役期,有必要从整体结构层面出发,研究平台结构的整体安全性能。 目前导管架平台的整体安全水平研究主要围绕在静力载荷作用分析的阶段,由动力载荷造成的整体倒塌以及所体现的安全储备方面研究较少。同时,对于导管架的倒塌过程,很少进行结构内部杆件的屈服过程与塑性发展特性相关探讨。 本文针对以上几个问题展开了相关研究：探究了非线性方法在有限元分析中的实施手段。对于常见的倒塌分析,一般要求考虑材料、几何非线性,从而能够模拟更为反映实际情况的倒塌过程,因此有必要深入了解非线性在结构分析中的实施过程与分析手段。 将推导二维梁单元的几何、材料非线性有限元模型,结合Newton-Raphson 方法编制程序,研究非线性在结构分析中对计算结果产生的影响。研究了导管架平台的静力倒塌安全性。 采用某冰工况下的环境要素,以及基于提高重现期的载荷增量方法,对平台进行了Pushover分析,得到了不同方向的结构承载力与杆件塑性发展过程,进而根据其储备强度(RSR)探讨了结构整体安全性能；编制了逐步回归响应面程序,该方法不需提前给出功能函数,且计算效率较高。然后,计算了结构的整体可靠度,并通过给定拟合方程的JC法验证了程序的可靠性。
研究表明,尽管两类指标的研究侧重点不同,但两类指标均能很好地对结构的安全性进行描述。在地震作用下,对导管架平台进行了动力性能研究。 选择了26条具备不同频谱特性的三向地震记录,采用IDA方法对结构进行了动力增量分析,在分析中记录不同地震波作用下结构全过程响应信息与杆件状态信息,以及塑性点、倒塌点对应的载荷水平。探讨了结构的位移、层间角等动力参数的发展规律,发现结构在不同地震波下的动力参数发展特性并不一致且差别较大。 然后对结构的塑性发展过程进行了研究,提出了基于塑性发展影响系数的最易出现失效模式。该方法获取的失效模式与所有真实倒塌失效模式均较为接近且相似度离散性较小,具有统计意义。 对平台结构的动力倒塌失效特性进行了研究。首先,对相关倒塌参数进行总结,通过变形能、位移响应、基底剪力等特征参数对海洋平台结构的抗倒塌能力与安全储备进行分析,进而,从频谱特性的角度探讨了结构的倒塌极限状态动力特性,以及不同频谱特性与倒塌相关参数之间的联系。 研究发现：针对地震这类动力特性较为强烈的载荷形式,平台结构的承载能力与变形能力同时保证了结构的整体安全储备,不同地震作用下的结构倒塌承载力相近,结构的失效模式为动力强度破坏。从频谱特性的角度来看,当载荷水平较低时,结构响应频率在主振动区成分最高。 随着载荷水平的提高,结构受迫振动增强,共振效应比重降低。地震频谱特性中共振频率附近一定范围内频谱成分较大时,会对结构产生不利的影响。
【开题报告】海洋平台的安全性与规范设计
开题报告 船舶与海洋工程 海洋平台的安全性与规范设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 最近几年，我国海上石油开采已从近海浅水走向深海.未来5 年~10 年内，我国海洋石油的开采水深有望达到500 米-2000 米.由于导管架平台和重力式平台自重和工程造价随水深大幅度增加，已经不能适应深水海域油气开发的要求.因此，研究、发展深海采油平台的有关技术势在必行. 而深海石油平台的设计，建造及相关技术是深海油气资源开发中的关键技术之一，及早了解和和掌握国外深海平台的建造和使用情况，探讨国外深海平台设计和使用中积累的经验和存在的问题，对我国海洋油气开发具有重要意义。 对深水开采，钢质导管架平台的造价会随水深增加而急剧增长，以致增加到在经济上不可行。这就促使我们在深海开发中使用新的结构形式，如混凝土结构和浮式结构。典型的浮式结构是FPSO，半潜式平台，张力腿平台（TLP）和SPAR平台。 海洋平台结构复杂，体积庞大，造价昂贵，特别是与陆地结构相比，它所处的海洋环境十分复杂和恶劣，风、海浪、海流、海冰和潮汐时时作用于结构，同时还受到地震作用的威胁。在此环境条件下，环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、材料老化、构件缺陷和机械损伤以及疲劳和损伤累积等不利因素都将导致平台结构构件和整体抗力的衰减，影响结构的服役安全度和耐久性。另外，操作不当、管理不当等人为因素也直接影响海洋石油平台的安全性。随着对海洋平台复杂性的深入了解，造成了重大的经济损失和不良的社会影响。例如，1965年英国北海的“海上钻石”号钻井平台支柱拉杆脆性断裂导致平台沉没；1968年“罗兰角”号钻井平台事故；1969年我国渤海2号平台被海冰推倒，造成直接经济损失2000多万元；1997年渤海4号烽火平台倒毁；1980年北海Ekofisk油田的Alexander L Kielland 号五腿钻井平台发生倾覆，导致122人死亡；以及2001年巴西油田的P-36平台发生倾覆。 1982年7月交通部烟台海难救助打捞局，经过一年多的努力，将“渤海2号”沉船分割成10大块打捞上岸。主甲板上共有10个通风筒，其中，泵舱的四个通风筒—两个进风风筒和两个排风风筒，全部被风浪打掉。事故分析报告给出三个主要原因，原因
大学英语网络平台教学资源的优化设计
大学英语网络平台教学资源的优化设计 【摘要】网络平台的合理使用能够有效地辅助英语教学。为使英语网络平台的作用最优化，平台中教学资源的设置与安排必须在建构主义理论的指导下，以师生需求为导向，遵循实用性、趣味性、递进性、实效性等原则。 【关键词】大学英语；网络教学平台；设计原则 0 引言 教育部《大学英语课程教学要求》提出：“新的教学模式应以现代信息技术，特别是网络技术为支撑，使英语教学不受时间和地点的限制，朝着个性化学习、自主式学习方向发展”。 为此，许多高校在深化大学英语教学改革的过程中开始了大学英语网络教学平台的建设。目前，网络平台的作用已得到了普遍的认可，但应用过程中出现的一些问题也越来越值得关注。可以说有关大学英语教学中网络平台的研究已经开始了由“为什么用”到“怎么用”的转向。网络平台的优势之一就是资源的丰富性。我们需要将这些丰富的资源进行优化，以充分发挥网络平台的作用，促进大学英语教学。本文从理论依据、需求导向和设计原则几个方面进行探讨，并提出合理建议。 1 理论依据 建构主义为大学英语网络平台的设计提供了有力的理论支撑和指导。该理论认为，知识不是通过教师传播得到的，而是学习者在一定的情景即社会文化背景下，借助其他人，包括教师和学习伙伴，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得（钟志贤：2006）。目前大多数高校的大学英语的课时只为每周4-6学时，一周一次或隔周一次听说课。可见，学生通过课堂传授的方式学习大学英语的时间是有限的。因此，我们必须注重学生自主学习能力的培养，为他们搭建一个课外自主学习的平台，充分利用教学资源，加强与老师和同学的合作与互动，增强意义建构的能力。 建构主义学习理论鼓励教师通过设计适合的教学资源和运用有效的认知工具，让学生可以进行有意义学习，培养学生主动参与和积极建构的学习方式。这种学习方式促使学生学习如何从经验中获取知识，要求学生主动探索新知识、自行管理学习行动以及自我建构知识，而教师的作用是促进、协助学生建构知识（柯清超，2006）。可见，建构主义指导下的大学英语教学更像是一场戏剧的演出。在这场演出中，学生是主角，老师是导演。导演为演员提供剧本，搭建舞台和提供道具等，而演员在导演的指导下充分发挥自己的表演才能，完成戏剧的演出。演出的成功需要导演和演员、演员和演员之间的配合和互动。导演虽然不是舞台的中心，但是演员潜力的发掘、能力的培养和任务的完成都离不开导演的设计、引导和监督。而一名成功的演员是能够参与剧本的创作，甚至是其他环节的设计的。大学英语教学也应该充分调动学生的参与性使他们真正成为知识的主动建构者。 2 需求导向 正如上文所述，大学英语教学过程中教师和学生扮演着不同的角色。大学英语网络教学平台的设计应该充分考虑教师和学生的双重需求。 就教师来讲，网络平台最基本的作用应该是有效地辅助课堂教学，帮助教师由于时间和空间、技术等因素无法完成的教学任务。
钢结构设计原理复习
钢结构设计原理复习 第一章绪论 1、钢结构的特点（前5为优点，后三为缺点） 1）强度高、重量轻 2）材质均匀，塑性、韧性好 3）良好的加工性能和焊接性能（易于工厂化生产，施工周期短，效率高、质量好） 4）密封性能好 5 )可重复性使用性 6 ) 耐热性较好，耐火性差 7)耐腐蚀性差 8)低温冷脆倾向 2、钢结构的应用 1）大跨结构【钢材强度高、结构重量轻】（体育馆、会展、机场、厂房） 2）工业厂房【具有耐热性】 3）受动力荷载影响的结构【钢材具有良好的韧性】 4）多层与高层建筑【钢结构的综合效益指标优良】（宾馆、办公楼、住宅等） 3、结构的可靠度：结构在规定的时间（50年），规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用、正常维护）下，完成预定功能的概率。 4、结构的极限状态：承载能力极限状态（计算时使用荷载设计值）、正常使用极限状态（荷载取标准值） 5、涉与标准值转化为设计值的分项系数：恒荷载取1.2 活荷载取1.4第二章钢结构的材料
1、钢材的加工 ①热加工：指将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，生产出各 种厚度的钢板和型钢。（热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300℃ ） ②冷加工：指在常温下对钢材进行加工。（冷作硬化现象：钢材经冷加 工后，会产生局部或整体硬化，即在局部或整体上提高了钢材的强度和硬度，降低了塑性和韧性的现象） ③热处理：指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发 生变化，以获得所需性能的加工工艺。（退火、正火、淬火和回火）2、钢材的两种破坏形式： 3、钢材的六大机械性能指标 屈服点：它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。
网站界面分析和优化设计 (2)
网站界面分析和优化设计 一、网站界面优化的重要性。 web技术的发展，使得互联网用户从单纯浏览信息时代迈入了更加注重交互、更加人性化的时代。网民使用互联网产品已经不仅仅只关注工作效率，而是越来越关心使用过程中的体验。网站界面的本质是让用户做主，操作简便性、强调交互性。 在互联网发展的过程中，最初希望通过建立网站来抢占市场、树立形象的企业逐步认识到网站提供优质的用户体验才是可持续发展的竞争优势，而网站服务界面的设计效果是用户体验好坏的直接影响因素。某电商网站Allurent曾经做过一个调查，当用户对某一网站的验较差时，80%的用户表示不会再次访问该网站，60%的用户表示影响到了自己对该商家的整体印象，而40%的用户表示甚至可能不再去该商家的实体店铺。用户不良体验无疑是在与网站界面的交互中形成的。目前，很多商业网站已经充分认识到周到、贴心的网站界面设计对于企业利益获取的重要性。很多跨国公司如雅虎、惠普、IBM微软、苹果、等都先后成立了用户体验研究机构，尝试将用户体验的研究成果应用到界面设计中来，国内互联网企业如百度、腾讯等也都建立了相应的研究团队。 二、网站界面优化的核心要素 网站服务界面是指网站为用户办事服务和提供信息的网页内容展现方式。关注服务界面，就是要做好网页界面的优化设计工作。基于用户体验进行网站服务界面优化设计，需要将用户体验从不同层次、
维度进行分解，提取与网页界面相关的要素，然后才能对相应要素实施具体的优化设计。 Adaptive Path公司的创始人James Garrett对用户体验的要素进行过较为系统地研究，将用户体验划分为战略、范围、结构、框架、表现10个核心要素，如图所示。这5个层面自下而上逐步的从抽象转为具体。 图1. 用户体验要素模型 这一用户体验要素模型中与界面优化直接相关的是框架层和表现层的四个关键要素，即界面设计、导航设计、信息设计和视觉设计。我们主要讨论界面设计这一主要要素。 三、网站界面的优化 3.1提高页面响应速度 随着科技的发展用户等待网页加载的耐性越来越低。2009年，微软搜索引擎必应（bing）进行过一项调查，研究页面载入速度和其他网站指标是否有明显相关性。根据报告显示，每2秒钟的延迟页面会使用户满意度降低3.8%的，减少4.3%的单位用户收入和减少4.3%
导管架设计
第五篇 海上平台结构 第二章 导管架设计 第一节 结构总体确定 一、结构总体布置 1. 基本原则 总体布局合理，传力路径短，构件综合利用性好，材料利用率高，满足其他专业对结构型式的要求。 2. 一般考虑 在进行结构总体布置时，一般应考虑如下几个方面： 1） 应尽量使杆件在各种受力状态下都能发挥较大作用, 杆件数量和规格力求少，结构尽量对称； 2） 不宜在飞溅区内设置水平构件； 3） 不宜在冰作用区内设置水平构件和斜撑； 4） 一般情况下，管节点宜设计为简单节点； 5） 导管架斜撑的角度（即与水平面夹角）宜在45度左右； 6） 导管架腿的表观斜度宜在10：1 7：1； 7） 隔水导管与结构的连接: 如业主没有指定，对于动力响应较明显的平台（如三腿或独腿平台），水上部分（包括在甲板和导管架的水上水平层上），隔水导管和甲板﹑导管架的连接要用焊接方法固定，水下部分用楔块固定； 8） 各桩的受力力求均匀； 9） 对于滑移装船吊装下水型导管架，滑靴的布置与吊点的布置要协调考虑； 10）装船滑靴的横向间距的确定应考虑预制场地与运输驳船滑道的间距； 11）应考虑钻井﹑修井的要求。 二、结构构件的选取 1． 结构构件的选取要综合考虑强度、刚度、稳定性和经济性这几方面的因素。 2． 不论是成品钢管还是卷制钢管，如有可能，尽量减少所用材料的规格。 3． 对于管型构件的选择要考虑下列因素： 1） D/t比：不宜大于60，对于卷制焊接钢管不应小于20，最好大于30； 注： D---中性直径，t---壁厚。 2） Kl/r：对主要杆件不宜大于120； 注： k---有效长度系数，l---侧向无支撑长度，单位为米（m），r---回转半径, 单位为米（m）。 3） -Y-K节点:主要节点: d/D=0.4～0.8 次要节点: d/D取值可稍小些； 注： d---支杆直径，D---弦杆外径。 三、结构材料选取 1. 基本原则 结构材料的选取既要考虑强度要求，又要考虑结构工作场所的环境条件，在结构中的部位和可能使用的加工方法等。
基于ABAQUS_AQUA的深水导管架平台动力分析研究_杨江辉
文章编号:1001-4500(2007)06-0029-05基于ABAQUS /AQUA 的深水导管架平台动力分析研究 杨江辉1,张 宏2,刘锦昆3,何 锋4 (1.中国石油大学,北京102200; 2.胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司,东营257000) 摘 要:运用A BA Q U S/A Q U A 中的波流耦合算法模拟分析了较大水深海洋导管架平台 在随机波浪作用下的应力变化及振动响应过程,包括海流载荷引起的拖拽力作用和附连水质量 惯性力影响。通过大量数值模拟计算,得出了一些有规律性的曲线,为随机波作用下深水导管 架动力响应分析提供借鉴。 关键词:平台;波流耦合;动力响应;ABA QU S/A QU A 中图分类号: P752 文献标识码:A 1 引言 我国海洋石油开发经历了两个发展阶段。1957年到1979年为第一阶段,并在渤海浅水区进行开发试验。1980年开始的第二阶段是合作开发阶段,这阶段我国海洋石油执行了将自主经营和对外合作相结合的政策,即利用国外的先进技术和资金来开发我国的海洋石油资源,海上油气开发逐步由浅水迈向了深水,导管架平台被广泛应用于海上油田开发。随着工作水深的增加,平台桩腿延长,整体刚度变小,自振频率降低,对波浪的激振较为敏感,即使在未发生共振的条件下,结构动力响应也可能很大。因此必须对较大水深导管图1 平台几何模型 架平台进行动力分析。 ABAQU S/AQUA 是美孚石油公司同ABAQU S 公司合作开发的 大型通用有限元软件ABAQU S 的海工模块,该模块的用途是模拟海 上结构,例如海洋石油平台或船体。其具体功能包括模拟波浪、风载 荷、浮力和海流拖曳力的影响等。本文使用ABAQU S/AQUA,实现 对较大水深的八腿柱导管架平台的动力响应分析。找出其在随机波浪 作用下的动力响应规律,为我国深水油气资源的开发提供借鉴。 2 计算理论和方法 在深水导管架结构的动力响应分析中,波浪力是十分重要的,它是 平台设计中的控制荷载。计算小尺度孤立桩柱上的波浪力是由莫里森 提出,但对导管架平台而言,由于导管架是一个无限自由度的连续体, 且结构是由细长杆件构成(如图1),考虑到实际结构理想化后,波浪和 结构之间相对运动的力都集中作用在质点上[1],因此要对莫里森方程 进行修正。假定:(1)波浪力随水深减小的变化呈台阶性,以质点相邻 节间的中点之间的整个区段为一台阶;(2)作用于每杆件上的波浪力,邻近杆件并不干扰流体运动,采用未扰动流体速度计算波浪力。作用于某质点上的波浪力是实际结构与该质点有关的区段内所有杆件波浪力之和;(3)斜杆的波浪力按流向的投影长度计算,作用在与杆件平行方向的波浪力忽略不计;(4)各力相对于水平质点引起的净距,可以忽略不计。根据以上假定,应用莫里森方程收稿日期:2007-07-05 基金项目:中石化/深水油田开发关键技术预研0科技攻关项目(合同号JP05008)作者简介:杨江辉(1981O ),男,硕士生,从事工程结构研究。
海洋平台设计原理
1)海洋平台按运动方式分为哪几类？列举各类型平台的代表平台？ 固定式平台：重力式平台、导管架平台（桩基式）； 活动式平台：着底式平台（坐底式平台、自升式平台）、漂浮式平台（半潜式平台、钻井船、FPSO）； 半固定式平台：牵索塔式平台（Spar）：张力腿式平台（TLP） 2)海洋平台有哪几种类型？各有哪些优缺点？ 固定式平台。优点：整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风 暴的能力强。缺点：机动性能差，较难移位重复使用 活动式平台。优点：机动性能好。缺点：整体稳定性较差，对地基及环境条件有要求 半固定式平台。优点：适应水深大，优势明显。缺点：较多技术问题有待解决 3)导管架的设计参数有哪些？（P47） 1、平台使用参数； 2、施工参数； 3、环境参数：a、工作环境参数：是指平台在施工和使用期间经常出现的环境参数，以保证平台能正常施工和生产作业为标准；b、极端环境参数：指平台在使用年限内，极少出现的恶劣环境参数，以保证平台能正常施工和生产作业为标准 4、海底地质参数 4)导管架平台的主要轮廓尺寸有哪些？（P54） 1、上部结构轮廓尺度确定：a、甲板面积；b、甲板高程 2、支承结构轮廓尺度确定：a、导管架的顶高程；b、导管架的底高程；c、导管架的层间高程；d、导管架腿柱的倾斜度（海上导管架四角腿柱采用的典型斜度1：8）；e、水面附近的构件尺度；f、桩尖支承高程 5)桩基是如何分类的？ 主桩式：所有的桩均由主腿内打出； 群桩式：在导管架底部四周均布桩柱或在其四角主腿下方设桩柱 6)受压桩的轴向承载力计算方法有哪些？（P93） 1、现场试桩法：数据可靠，费用高，深水实施困难； 2、静力公式法：半经验方法，试验资料+经验公式，考虑桩和土塞 重及浮力，简单实用； 3、动力公式法：能量守恒原理和牛顿撞击定理，不能单独使用； 4、地区性的半经验公式法：地基状况差别，经验总结。 7)简述海洋平台管节点的设计要求？（P207） 1、管节点的设计应降低对延展性的约束，避免焊缝立体交叉和焊缝过度集中，焊缝的布置应尽可能对称于构件中心轴线； 2、设计中应尽量减少由于焊缝和邻近母材冷却收缩而产生的应力。在高约束的节点中，由于厚度方向的收缩变形可能引起的层状撕裂 3、一般尽量不采用加筋板来加强管节点，若用内部加强环，则应避免应力集中 4、一般受拉和受压构件的端部连接应达到设计荷载所要求的强度。
网站界面分析和优化设计技术详解
网站界面分析和优化设计一、网站界面优化的重要性。 web技术的发展，使得互联网用户从单纯浏览信息时代迈入了更加注重交互、更加人性化的时代。网民使用互联网产品已经不仅仅只关注工作效率，而是越来越关心使用过程中的体验。网站界面的本质是让用户做主，操作简便性、强调交互性。 在互联网发展的过程中，最初希望通过建立网站来抢占市场、树立形象的企业逐步认识到网站提供优质的用户体验才是可持续发展的竞 争优势，而网站服务界面的设计效果是用户体验好坏的直接影响因素。某电商网站Allurent曾经做过一个调查，当用户对某一网站的验较差时，80%的用户表示不会再次访问该网站，60%的用户表示影响到了自己对该商家的整体印象，而40%的用户表示甚至可能不再去该商家的实体店铺。用户不良体验无疑是在与网站界面的交互中形成的。目前，很多商业网站已经充分认识到周到、贴心的网站界面设计对于企业利益获取的重要性。很多跨国公司如雅虎、惠普、IBM微软、苹果、等都先后成立了用户体验研究机构，尝试将用户体验的研究成果应用到界面设计中来，国内互联网企业如百度、腾讯等也都建立了相应的研究团队。 二、网站界面优化的核心要素 网站服务界面是指网站为用户办事服务和提供信息的网页内容展 现方式。关注服务界面，就是要做好网页界面的优化设计工作。基于用户体验进行网站服务界面优化设计，需要将用户体验从不同层次、维度进行分解，提取与网页界面相关的要素，然后才能对相应要素实施具体的优化设计。Adaptive Path
公司的创始人James Garrett对用户体验的要素进行过较为系统地研究，将用户体验划分为战略、范围、结构、框架、表现10个核心要素，如图所示。这5个层面自下而上逐步的从抽象转为具体。 图1. 用户体验要素模型 这一用户体验要素模型中与界面优化直接相关的是框架层和表现 层的四个关键要素，即界面设计、导航设计、信息设计和视觉设计。我们主要讨论界面设计这一主要要素。 三、网站界面的优化 3.1提高页面响应速度 随着科技的发展用户等待网页加载的耐性越来越低。2009年，微软搜索引擎必应（bing）进行过一项调查，研究页面载入速度和其他网站指标是否有明显相关性。根据报告显示，每2秒钟的延迟页面会使用户满意度降低3.8%的，减少4.3%的单位用户收入和减少4.3% 的点击数。多项研究结果表明，2秒以内是用户最满意的网页打开时间，用户能够忍受的最长等待时间为6-8秒，如果网页载入时间超过12秒，99%的用户会关闭网页。从用户角度看，网页打开的速度越慢，其心理受挫感会越强，进而会恶化用户对网站的使用体验。目前，百度、
《海洋平台设计原理》课程复习要点
桩基分类:施工方法:打入桩基础/钻孔灌注…/钟型…承载性状:摩擦型桩/端承型桩. 受压桩的轴向承载力计算方法:静力法(以土壤力学实验和桩的载荷实验取得的数据位依据,把桩的特性/土壤的相对密度和被扰动土的抗剪强度等指标联系起来,再把试验数据用于这些指标/即可对受压桩的周向承载力进行估算)动力法(包括动力打桩公式、波动方程和动力试验方法)静载试桩法(基本又可靠的方法.在工程现场直接对桩加载,测试土对桩的阻力,准确) 横荷作用下单桩破坏性状:桩身由于载荷产生的弯矩过大而断裂;桩周土被挤出,导致桩整体转动,倾倒或桩顶位移过大.刚性桩破坏(桩短/桩顶自由,桩的相对刚度很大,破坏时桩身不会产生绕曲变形,而是绕靠近桩端的一点做刚体转动;桩很短/桩顶嵌固,桩与承台呈刚性平移)半刚桩破坏(半刚性桩或中长桩指在横向载荷作用下,桩身挠曲变形,但桩身位移曲线只出现一个位移零点;中长桩桩顶嵌固时,桩顶将出现较大反响固定弯矩,桩身弯矩减小并向下部转移,桩顶水平位移比桩顶自由情况下减小)柔性桩破坏(桩的长度足够大且桩顶自由时,横向载荷作用下,桩身位移曲线出现2个以上位移零点和弯矩零点,且位移和弯矩随桩身衰减很快.). 群桩效应:当组成群桩的各个单桩间距较小时(8倍),由于相邻桩的相互作用,一般群桩的承载能力和变形特性要受到影响,这个影响通常成为群桩效应.沉降变大.影响群桩变形和各单桩荷载分配的主要因素：贯入深度与桩径比/桩的相对刚度/群桩布置. 自升式平台的重量分类:空载重量(钢料重量/动力装置重量/固定设备重量)可变载荷(压载水/有效可变载荷(可移动设备重量/消耗品重量/钻台载荷及其他载荷)). 拖航:平台重量=满载排水量=空载+可变载荷.升降:举升能力=空载+可变载荷.钻井:满载钻井重量=空载+可变载荷(包含钻井载荷)自存:风暴状况平台重量=空载+可变载荷(放弃部分载荷) 移航—就位—放桩—预压—升起主体—作业—降下主体—拔桩—提桩—固桩后移航 获得自升式平台主要方式:直接从国外购买引进/购买平台图纸国内建造/自主设计建造 自结构组成:船体升降机构桩腿桩靴专业设备生活模块直升机平台吊机……湿拖+干拖 自升式平台的强度分析至少考虑工况:正常作业工况/迁移../升降..和自存.. 桩腿长度:桩腿设计入水深度,最大工作水深,静水面以上波峰高度,峰隙高度,船体型深,升降室高,余量. 半台设况:1.满载半潜/静水状态,无向上加速度运动;2.满载半潜/静水状态,有向上加速度运动;3.满载半潜/静水状态,有向上加速度运动/大钩有负荷;4.满载半潜/风暴横浪/波峰居中;5.满载半潜/风暴横浪/波谷居中;6.满载拖航/斜浪状态;7.满载半潜/风暴横浪/波谷位于迎浪的前排立柱处/水平横撑破坏;8.满载半潜/风暴横浪/波峰位于迎浪的前排立柱处/水平横撑破坏.关键技术:高效钻井作业系统/升沉补偿系统/定位系统/水下设备/平台设备集成控制. 平台特点:由立柱提供工作所需的稳性;水线面小,固有周期大,不大可能和波谱的主要成分波发生共振,运动响应小;浮体位于水面以下的深处,波浪作用力小.当波长和平台长度处于某些比值时,立柱和浮体上的波浪作用力能互相抵消,平台上的作用力很小,理论上甚至可以等于零.优点:具有极强的抗风浪能力/优良的运动性能/巨大的甲板面积和装载容量/高效的作业效率/易于改造并具备钻井/修井/生产等多种工作功能,无需海上安装,全球全天候的工作能力和自存能力等优点.设计要点:立柱上不设置舷窗或窗;立柱应与上壳体舱壁对齐且连结成整体;立柱应尽可能通过下壳体甲板;立柱/下壳体或柱靴可设计成有骨架支撑的壳体或无骨架支撑的壳体.
基于ANSYS的导管架平台强度分析
142 1?概述 导管架平台主要由两大部分组成。一部分是支承结构，由导管架和钢管桩组成，用来支承上部设施与设备的基础结构；一部分是上部设施与设备，由甲板与其上的设备组成，作为收集和处理油气、生活及其他用途的场所 [1] 。导管架是由腿柱和连接腿柱的纵横杆系所构成的空间构架。 在实际的平台设计中，要根据不同的海域，选取不同 的波浪理论来计算结构的波浪力。目前对于二维波浪理论的各种求解算法已经有了许多的研究应用，但在国内的大型平台结构分析系统方面仍有很多工作有待解决[2]。在现代的平台设计中，用人工去简化作用在结构上的波浪荷载已不切实际，所以解决大型导管架平台结构分析中的波浪荷载自动处理问题有实际意义。 2?PIPE59单元特点和模拟方法 ANSYS软件中的PIPE59单元是与空间梁单元类似的单元，能够计算圆管形构件的流体静力和动力效应[3，4]。利用这些特点，考虑用该单元模拟海流载荷，通过输入单元控制参数，就可以自动模拟海流特性。 波浪通过导管架平台时，随着地震相位周期性的变化，对平台结构的作用力也在作周期性的变化。为此按照一定的步长对相位角（0～360?o ）进行等分，编程计算求得环境载荷从8个方向施加时每个方向产生最大作用的相位角，计算结果见表1。 表1?相位角计算结果 载荷方向0?o 45?o 90?o 135?o 相位角350?o 336?o 342?o 4?o 载荷方向180?o 225?o 270?o 315?o 相位角 28?o 41?o 36?o 14?o 3?导管架平台强度分析3.1?结构计算模型 采用ANSYS软件构建其有限元模型，取甲板主梁组成 的梁格和导管架各构件作为梁单元组成的空间结构（见图1）。采用PIPE16和PIPE59单元模拟导管架，采用BEAM 单元模拟平台梁格，模型共计598个单元，527个节点。建模中应考虑在泥面处设断点，泥面上下模型赋值不同单 元。 图1?ANSYS有限元分析模型 根据规范，可将桩的下部模拟为刚性固定端，刚性固定端位于设计泥面垂直以下T （m）处[6]。设计泥面的位置在自然泥面下的距离应按地质条件决定。T 值可按经验公式确定： T =6D （1） 式中：D —桩外径，m。 3.2?组合工况分析 3.2.1?冰载荷 在风和流作用下，大面积冰原挤压垂直孤立桩柱产生的冰载荷的计算方法，导管架所受的最大冰力为： F I =m ×K 1×K 2×σc ×D ×h （2） 式中：K 1、K 2—桩的局部挤压系数和桩与冰层接触系数；m —桩的形状系数，园柱体取0.9；σc —冰的单轴极限抗压强度（KPa），2244KPa；D —导管架直径（m）；h —冰层厚度（m）。 3.2.2?风载荷 最大风速为45m/s，方向0?o 、45?o 、90?o 、135?o 、180?o 、225?o 、270?o 、315?o 。风荷载计算公式为： 基于ANSYS的导管架平台强度分析 任红伟 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院?山东?东营?257000 摘要：导管架平台的波浪力分析是设计中的难点，利用ANSYS软件中PIPE59单元的浮力、波浪及海流荷载计算功能，通过控制单元参数可达到自动模拟海流载荷目的。在Water?Table菜单中分别输入8个方向波流参数，其中疲劳分析考虑的是平台在一个周期里受到的最大和最小波浪载荷，编程计算求出每个方向产生最大作用的相位角。通过建模分析，得到8种工况下结构位移和导管架各点应力。 关键词：导管架平台?强度分析?海流载荷?PIPE59单元 ?Strength?analysis?of?jacket?platform?based?on?ANSYS Ren?Hongwei Drilling Technology Research Institute ，Shengli Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Dongying 257000，China Abstract：The?wave?force?analysis?is?difficult?in?design?for?jacket?platform.?PIPE59?element?in?ANSYS?software?has?the?function?of?computing?buoyancy，wave?and?current?load.?The?current?load?can?be?simulated?automatically?by?adjusting?the?unit?parameters.?The?wave?flow?parameters?of?eight?directions?were?input?in?the?Water?Table?menu?respectively.?Fatigue?analysis?needs?the?maximum?and?minimum?of?wave?load?in?a?cycle?of?platform，programming?to?calculate?the?phase?angle?of?maximum?effect?in?each?direction.?By?modeling?analysis，the?structural?displacement?and?stress?at?various?points?of?jacket?is?obtained?in?eight?kinds?of?conditions. Keywords：jacket?platform；strength?analysis；current?load；PIPE59?element
