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单点系泊海洋结构物的碰撞外部动力学研究由于化石能源日趋损耗,深海油气资源的开采引起了普遍关注,而海洋平台是海洋油气开采的必要设备。
海洋平台由于作业需要,附近常有穿梭油轮和供应船的航行或停靠,因此,系泊状态下的平台被碰撞的机会较多。
平台一旦遭受碰撞事故,将造成财产损失、环境污染、人员伤亡等恶劣结果,因此,有必要在平台设计初期,考虑碰撞载荷的作用。
本文以系泊平台为研究对象,开展了平台在船舶撞击下的碰撞分析,内容如下:综述船舶碰撞分析方法的研究现状,对碰撞分析中流体的处理方法进行介绍。
本文研究的系泊平台可看做一个多体系统,因此,阐述了涉及到的多体动力学研究现状。
详细阐述碰撞非线性有限元理论和关键技术,介绍显式有限元分析的基本算法-中心差分法和大变形动力学理论。
根据数值模拟中的实际操作经验,从接触算法、材料模型和沙漏控制方面梳理了相关理论和关键技术,着重叙述多体连接建模方法。
总结了多体动力学分析的相关理论,按照解决问题的思路,依次介绍了坐标转换和系统自由度计算方法,描述约束方程的概念,推导了二维和三维空间的约束雅克比矩阵,最后归纳了动力学分析步骤,为后文的解析法提供理论基础。
通过有限元法,分析了实际系泊平台的碰撞外部动力学。
在系泊平台受到船舶侧向垂直撞击的过程中,分析碰撞强度、极限撞深和耗散能在时域上的变化。
以无系泊平台的碰撞场景为参照,考察被撞平台在六个自由度上运动参数的时变规律,得到结论:系泊装置的约束作用使平台的横荡速度和位移明显升高,横摇和艏摇的角速度和角度幅值降低,沿近似正弦曲线变化;YOKE的两臂在不同的竖直平面内做圆周运动,左右两侧的连接臂沿船长方向交替错动,控制平台的艏摇角度,在三维空间做复杂的曲线运动。
简化系泊平台-船舶碰撞模型,提出新的解析法,分析平台在碰撞载荷下的运动响应。
碰撞分析过程分为载荷分析和运动响应分析:在载荷分析中,采用有限元法获得碰撞力-时间曲线,作为后续计算的输入条件;在运动响应分析中,基于多体动力学理论,推导动力控制方程,用最小二乘法求解未知运动参数,并通过Newmark法进行迭代。
半潜式海洋平台与供应船尾部发生正碰分析近年来，随着能源需求的增加，半潜式海洋平台逐渐广泛应用于油气勘探和开采工程中。
然而，海上环境条件的不确定性和船舶交通的复杂性，增加了平台和供应船之间相撞的风险。
本文将从海洋平台与供应船相撞的原因、影响以及防范措施等方面进行分析。
海洋平台与供应船尾部发生正碰的原因可以归纳为以下三个方面。
首先，船舶交通的复杂性是造成此类事故的主要原因之一。
对于半潜式海洋平台来说，由于取样船、救援船、维修船等多种船只需要在平台附近进行活动，因而平台的周围交通较为拥挤，这就增加了平台和船只相撞的风险。
其次，恶劣的海洋气象条件和水文环境也是导致平台与船只相撞的原因之一。
如果在大浪或大风的情况下，半潜式海洋平台的定位不准确或水流的干扰导致平台的位置移动，就很容易和附近的船只发生相撞事故。
最后，人为因素也是造成此类事故的原因之一。
如果平台工作人员与供应船船员的沟通不顺畅，或者需要进行突发情况的处理时，出现错误判断，就会导致平台与供应船的相撞。
海洋平台与供应船尾部发生正碰的影响无疑是非常严重的。
首先，此类事故可能会导致平台设备的损坏和人员的伤亡。
如果平台和船只相撞的强度大，就可能导致平台设备的损毁，影响勘探和开采的进度。
其次，此类事故会对公众形成很不好的影响。
如果发生了平台工作人员或供应船船员的伤亡事件，将会对油气勘探的成果和企业形象产生严重的负面影响。
为避免海洋平台与供应船尾部发生正碰，有一些防范措施是很必要的。
首先，需要提高工作人员的安全意识。
平台工作人员应该接受稳定的培训，以便更好地理解海上交通规则和应急响应程序。
其次，平台和船只应该保持良好的信息沟通通道和频繁的交流。
通过传真、电子邮件、短信等方式，实时相互通报位置、工作计划以及天气和水文环境等信息。
最后，设备和物质管理也是必不可少的。
平台应该装备有自动定位和防撞系统，以及各种防止船体损坏的装备。
综上所述，海洋平台与供应船尾部发生正碰是一种较为常见的意外事件。
船舶与海洋平台撞击的荷载模拟
金伟良;宋剑;龚顺风
【期刊名称】《计算力学学报》
【年(卷),期】2004(021)001
【摘要】以某导管架结构的X斜撑在导管架安装阶段受到大吨位起重铺管船撞击后的损伤检测结果为依据,对碰撞过程进行了数值模拟,按照构件模型从简单到复杂的模拟思路得到了船舶对海洋平台结构的撞击力.建立了船舶与海洋平台碰撞系统的力学模型,对导管架平台受损构件进行了等效静力强度计算分析.为了考虑在船舶冲撞下的整体平台结构动力效应的影响,在分析时考虑了碰撞过程的水动力效应,桩-土-平台结构的相互作用,采用非线性弹簧来模拟受损构件局部凹陷损伤,在船舶以不同的速度与平台发生碰撞的情况下,模拟出平台受撞击构件的永久凹陷变形与碰撞接触时间的曲线,反演分析计算了船舶对平台结构碰撞的最大撞击力.为确定受到撞击后导管架平台结构构件和管节点的损伤程度,提出合理可行的修理加固方案提供了分析依据.
【总页数】7页(P26-32)
【作者】金伟良;宋剑;龚顺风
【作者单位】浙江大学,结构工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,结构工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,结构工程研究所,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】O35;O241
【相关文献】
1.海洋平台次要结构波浪荷载模拟研究 [J], 郝兴会;刘玉玺;徐峰
2.海洋平台波浪荷载数值模拟研究 [J], 张婷;贺捷;黄锦林
3.落物撞击海洋平台中撞击位置对结构响应的影响 [J], 周国宝;王林;渠延模;万乐坤
4.船舶撞击荷载作用下高桩墩的破坏分析 [J], 陈宇;吕杨;齐广政;孙熙平
5.船舶撞击荷载下桩基-重力式复合结构连接节点响应分析 [J], 李欢
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船舶与海洋平台碰撞响应与结构损伤分析摘要：随着近几年社会的不断发展，各种资源不断开始短缺，开发海洋资源成为刻不容缓的要求。
如果我们想要开采海洋油气资源，就需要一个基础性设施，那就是海洋平台。
我们都知道，在海上工作，需要面临各种各样的困难，工作时间长，工作的环境又特别差，所以海洋平台总会遇到各种各样的不同的碰撞问题，虽然船舶与海洋平台经常会发生碰撞，但是这并不代表船舶与海洋平台的碰撞的危害小，正好相反，船舶与海洋平台相撞往往造成巨大的破坏，甚至是灾难性的破坏。
所以，为了能够减轻船舶与海洋平台相撞所造成的危害，我们应该不断的进行相关研究，仔细分析碰撞的力学机理，通过对海洋平台中典型圆管构件的碰撞损伤、导管架平台碰撞损伤特性研究、自升式平台碰撞损伤特性研究的研究与分析，从而保证人员安全，减轻海洋环境污染。
关键词：碰撞；非线性；有限元；动力特性近些年来，常用能源正在不断减少，能源短缺的现象越发严重。
而船舶与海洋平台的碰撞是船舶与海洋平台在短时间碰撞的一个过程。
但是，船舶与海洋平台的碰撞还受到很多因素的影响，不同的速度、角度、碰撞部位等因素都会有不同的危害。
我们要仔细研究各种不同的情况下碰撞的危害应该如何解决，从而保护人身安全以及海洋环境。
一、船舶与海洋平台碰撞方法研究对于撞击而言，我们习惯性把平台碰撞按力学的机理分为两种，即外部碰撞力学(或称外部机理)和内部碰撞力学(或称内部机理)两部分。
外部撞击力学就如字面意思一样，主要是描述了船舶外部的撞击损伤和撞击所消耗的能量。
内部碰撞力学则是一种非线性关系，线性关系主要是用来求解碰撞区域结构的损伤变形与碰撞载荷之间的关系。
对于外部碰撞动力学的研究手段，现阶段我们主要使用的是解析法；对内部动力学的研究，研究手段则主要是非线性有限元法。
为了更好的研究平台碰撞外部动力学的解析法，我们需要不断的对其进行了消化、吸收和整理,最好能最终得到一个有关于碰撞力、船舶吸能、平台吸能的理论表达式，并且还需要研究这种方法现有的局限性，并不断进行改进与发展。
大型油轮系靠泊外海开敞式码头的船舶撞击力计算周枝荣;邹颋【摘要】船舶撞击码头所产生的撞击力,是码头设计时的重要荷载,合理确定它的值很重要.由于相关影响因素很多,船舶撞击力计算公式尚存在一定差异,特别是针对大型油轮系靠泊外海开敞式码头时的船舶撞击力.分析国内外各种计算理论中的几个代表性公式,并进行比较分析.国内行业规范对船舶撞击力的计算值相较国外研究成果及物理试验结果均偏小,为了合理确定大型油轮系靠泊外海开敞式码头时的船舶撞击力值,对现行《港口工程荷载规范》采用的计算公式提出了改进建议.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P59-63)【关键词】大型油轮;开敞式码头;撞击力【作者】周枝荣;邹颋【作者单位】中交第三航务工程勘察设计院有限公司,上海200032;中交第三航务工程勘察设计院有限公司,上海200032【正文语种】中文【中图分类】U656.1+26船舶撞击码头所产生的力称为撞击力，是码头设计时的重要荷载，有时甚至是水工建筑物的控制性荷载，撞击力的计算值将最终反映在建筑物的形式和造价上，因此合理确定它的计算结果是一件至关重要的工作。
同时，随着船舶的大型化，我国正规划在开敞外海建设多座大型油船码头(30万吨级及以上)，为选取合适的码头附属靠泊设施进而合理确定码头结构形式，本文研究的重要性显而易见。
船舶撞击力根据发生的原因不同分别称为船舶靠岸撞击力和系泊船舶在横浪作用下的撞击力。
船舶靠岸撞击力是指当船舶靠岸时，船舶以靠岸速度触碰码头建筑物所产生的撞击力；系泊船舶在横浪作用下的撞击力是指系泊与系、靠船建筑物上的船舶在波浪作用下发生运动而碰撞建筑物产生的撞击力。
对于船舶撞击力的研究，目前主要有3种计算理论：动量理论、动能理论、振动理论。
3种理论基本原理不同，各自又具不同的局限性。
动量理论根据刚体碰撞时动量的变化等于其冲量的原理来计算船舶撞击力，其存在的主要问题是，现实中的船舶撞击建筑物时，船舶与码头的碰撞并非理想刚体碰撞，且碰撞的时间有很大的人为性和假定性；振动理论系根据碰撞过程中船舶与码头发生弹性振动计算船舶撞击力，其计算理论比较完善，但计算烦琐，且有些参数还难以确定。
船舶碰撞引起的海洋平台结构损伤分析摘要：科技在快速的发展，社会在不断的进步，我国的船舶技术在我国得到了良好的发展。
海洋平台和船舶如果发生碰撞，在一定程度上将会对海洋平台上的人员安全产生很大影响，甚至会造成部分结构出现严重损伤，进而造成工作出现停滞或者其他方面的重大经济损失。
文章将船舶碰撞引起的海洋平台结构损伤这个角度作为出发点，对其展开深入探讨与论述。
关键词：碰撞；海洋平台；结构损伤引言在海洋油气开发中钢质导管架平台结构得到了广泛的使用。
它们在复杂的海洋环境中工作,除了受到正常的工作荷载外,还要受到海风、波浪、海流和海冰等环境荷载的作用。
同时由于意外突发事故的发生,如船舶与海洋平台结构的碰撞、平台上部结构落下的重物等。
碰撞经常使平台结构构件发生整体弯曲和局部凹陷,承载能力降低,影响构件的安全,有时会极大地减弱整个平台结构的强度。
另一方面,由于海上受损构件的修理较困难,而且费用也较大,提出合理可行的修理加固方案需要建立在精确评估损伤对整个平台结构的影响基础上。
因此,如何正确分析和评估海洋导管架平台结构由于碰撞所造成的损伤及其损伤对平台结构的强度、承载能力和疲劳寿命的影响便成为海洋工程中的重要研究课题。
通常,在研究海洋导管架平台结构与船舶的碰撞问题当中,把碰撞的动力学问题转化为准静态问题,进行平台结构和构件的静强度分析计算,这在研究碰撞问题的初级阶段是可行的,有助于对碰撞机理和受损构件残余强度的了解。
然而,碰撞过程是一个动力过程,涉及到许多复杂不确定性的静、动力因素,如船舶与海洋平台结构的碰撞方式,碰撞的接触时间,桩-土-平台结构的相互作用,海洋环境载荷的作用等。
本文以南海某一导管架平台结构的X斜撑在导管架安装阶段受到大吨位起重铺管船撞击后的损伤检测结果为依据,考虑了桩-土-平台结构的相互作用,采用非线性弹簧来模拟受损构件局部凹陷损伤,反演分析计算平台结构构件和管节点的应力、位移时间历程曲线,对导管架平台结构的损伤程度进行评估分析。
