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海洋平台有限元建模我们采用大型通用有限元软件ANSYS进行海洋平台的建模及力学分析。
建模时，主要采用PIPE16单元、PIPE59单元、COMBIN39单元、BEAM4单元以及SHELL63单元。
PIPE59单元是ANSYS程序中专门用于模拟浸没在水中的杆件结构的单元，应用PIPE59单元可以很好地模拟海洋波浪、海流对海水中杆件的作用力。
因此，采用PIPE59单元模拟海洋平台在水中部分的桩柱。
对于水面以上、泥面以下桩柱采用PIPE16单元模拟。
平台钢板采用SHELL63单元模拟，槽钢采用BEAM4单元模拟。
平台上部设备按质量换算成集中力施加在平台顶面上。
埋入土壤的桩柱部分所受土壤非线性作用力通过非线性弹簧单元COMBIN39模拟。
具体应用时，首先根据地质资料计算桩土的侧向荷载-位移传递曲线(p-y曲线)、轴向荷载-位移传递曲线(t-z曲线)以及桩端荷载-位移传递曲线(q-z曲线)，然后将荷载-位移传递曲线离散建立非线性弹簧单元实常数。
设置x、y方向的非线性弹簧单元，按p-y曲线确定单元实常数，以便模拟桩柱的横向承载变形；设置z向非线性弹簧单元，按t-z曲线确定单元实常数，以便模拟桩身的竖向承载变形；桩端设置z向非线性弹簧，按q-z曲线确定单元实常数，以便模拟桩端土壤的支撑力；设置z向转动弹簧，按t-z曲线转化的θ-z曲线确定单元实常数，以便模拟土对桩身的转动摩擦力。
模拟q-z曲线的非线性弹簧单元单向受压，其余弹簧均为拉压双向单元。
图3-3a平台有限元模型图(主视图)1桩基承载能力分析1 桩的轴向承载能力分析受压桩的轴向承载力，主要取决于桩本身的材料强度或桩周围土壤对桩的支持能力。
对于摩擦桩，它的承载能力通常由后者决定。
打入土壤中的桩，在不出现过份变形和应力条件下，所能安全承受的桩顶轴向载荷，一般认为由桩身表面摩擦阻力和桩端支撑力共同承担。
根据静力平衡条件，可写成如下的表达式：T s p Q Q Q =+(4-1)式中：Q T ——桩顶载荷； Q s ——桩身摩阻力； Q p ——桩端阻力。
海洋工程结构物风载荷计算方法比较岳晓瑞;徐海祥;罗薇;詹成胜【摘要】海洋工程结构物作业环境十分复杂,作业期间除了受自身的工作载荷外还受到环境载荷的影响,风载荷是海洋结构物所受的主要环境载荷之一.为保证其作业安全,设计时选择一种合适的风载荷计算方法,为海洋工程结构物提供可靠的风载荷信息十分重要.海洋工程结构物风载荷计算方法较多,文中对目前常用的几种风载荷计算方法进行了介绍,以一艘大型油船为例对其所受的风载荷进行了计算,并将计算结果与实验结果进行了比较.比较分析表明,Blendermann方法的计算结果与实验结果吻合较好.%Operating environment of marine engineering structures is very complex, during the operations besides the work loads, marine engineering structures are also subject to the environment loads,and the wind loads usually play a major role in the environmental loads. To ensure the safety of its operations, it is important to choose an appropriate calculation method for the designers. At present,many methods are used to calculate the wind load on marine engineering structures. In this paper,several of the commonly used wind load calculation methods are introduced, then a VLCC (Very Large Crude Carrier) suffered wind loads are calculated, and the calculation results are compared with the experimental results, which show that the calculation results of the Blendermann's method are close to the experimental results.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2011(035)003【总页数】4页(P453-456)【关键词】海洋工程结构物;环境载荷;风载荷;计算方法【作者】岳晓瑞;徐海祥;罗薇;詹成胜【作者单位】武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U6620 引言随着陆地资源的日益枯竭，人类对海洋资源的开采活动进入了一个新的阶段，在这一阶段里海洋工程结构物种类繁多.如何保证海洋工程结构物在恶劣的海洋环境中安全作业成为首要问题，海洋工程结构物在作业期间除了受自身的工作载荷外还受到环境载荷的影响.风载荷是海洋结构物所受的一种主要环境载荷，如何提高海洋工程结构物风载荷的计算精度，为设计海洋工程结构物提供可靠的载荷信息十分重要.由于海洋工程结构物具有种类多、上层建筑结构复杂、高度不同等特点，对获得准确的风载荷带来了很大困难.风洞试验是目前获得风载荷最为可靠的方法，但风洞试验具有试验成本高、试验周期长等缺点，设计时对每一个海洋工程结构物进行风洞试验是不切合实际的.针对上述问题，国内外学者提出了多种风载荷计算方法.在国外，Isherwood公式计算风压系数精度较高，被普遍采用［1］；Could提出了船舶上层建筑风压力系数和风压力矩的估算方法，该方法考虑了相对风速［2］；Blendermann搜集了大量关于风载荷的数据，并在此基础上提出了横向、纵向以及首摇的风载荷系数计算公式［3－4］.另外，Blendermann还通过实验数据得出了在不均匀风速下风载荷的计算方法［5］；OCIMF提出了超大型船舶风载荷的计算方法，例如计算VLCC所受的风载荷［6］；Haddara运用神经网络技术提出了一套计算海洋工程结构物风载荷系数的方法［7］；模块法（Building Block Method）也是计算海洋工程结构物所受风载荷的方法之一［8］，模块法是将整个水线以上结构离散成不同的标准构件模块，叠加各组成构件的风载荷获得结构物所受的总风载荷.在国内，汤忠谷［9］对15艘长江和近海商船的船模进行了风洞试验，给出了风压合力系数、风压合力角及风压力作用点位置的回归公式；洪碧光［10］通过对50条船模风压系数的风洞试验数据进行回归分析，得出了一种由船型参数来估算风压系数的回归公式.为方便海洋工程结构物设计者选择合适的风载荷计算方法，本文以一艘大型油船为例，分别采用目前常用的几种风载荷计算方法对其所受的风载荷进行了计算，并将计算结果与实验结果进行了比较分析.1 风载荷计算方法目前常用的风载荷计算方法主要包括：1）Blendermann方法 Blendermann通过风洞试验搜集了大量的关于风载荷的数据，并在此基础上得出了横向和纵向风载荷系数计算公式.式中：Cx，Cy分别为纵向、横向风载荷系数；Cd1，Cdq，δ为与船舶类型有关的参数；θ为风向角；AL，AF分别为正纵、正横时的受风面积；SL为受风面积的形心距船中的距离.2）Isherwood公式Isherwood根据各类商船有关压力的大量船模风洞试验结果，按商船上层建筑各特征参数进行回归分析，得出了计算风压力系数和风压力矩系数的回归公式，即Isherwood公式：式中：Cx（θ），Cy（θ）分别为风向角θ时纵向、横向风载荷系数；As为船舶水线以上的侧投影面积；Af为船舶水线以上的正投影面积；Ass为船舶上层建筑的侧投影面积；Loa为船舶总长；B为船宽；c为船舶水线以上部分侧投影面积的周长（除去桅杆和通风筒等细长物体以及水线长度）；d为船舶水线以上部分侧投影面积形心到船首的距离；m为船舶侧投影面积中桅杆或中线面支柱的数目；a0，…，a6；b0，…，b6的值参见文献［1］.3）Haddara方法 Haddara采用神经网络技术对所搜集的关于船舶所受风载荷实验数据进行了回归分析，得出以下公式：式中：Ck为风载荷系数，k为横向或纵向；AL，AF分别为正纵、正横时的受风面积；Loa为船舶总长；B为船宽；SL为受风面积的形心距船中的距离；δ为风向角；γki，ζkij为权重值.4）模块法（building block method）模块法是计算海洋工程结构物所受风载荷常用的方法之一，也是ABS和DNV建议的方法.模块法是将整个水线以上结构离散成不同的标准构件模块，叠加各组成构件的风载荷获得结构物所受的总风载荷.因此在使用模块法计算之前要求已知各组成构件的载荷特性，其准确性依赖于对构件载荷特性、构件之间影响特性以及模块的划分.其算法如下.由于风在垂直方向是有梯度的，那么海平面高度Z处的风速为式中：Zr为参考高度，一般取10m；vZr为参考高度的风速；p为指数，一般取0.1～0.15之间.构件风载荷计算时采取平均风速式中：A为受风面积；v（y，z）为构件受风面上点（y，z）处的风速.第i个模块所受风载荷式中：vie为第i个模块的平均风速；ρ为空气密度；Csi，Chi分别为第i个模块的形状系数和高度系数；Ai为第i个模块在正横或正纵方向上的投影面积.受风构件的总风载荷Fwind为式中：Ne为划分模块的数量.风载荷系数表达为式中：Cx，Cy分别为纵向和横向的风载荷系数；Fx，Fy分别为纵向和横向的合力；ρ为空气密度；vr为参考风速；Ar为参考面积.5）OCIMF方法 OCIMF提供了超大型船舶计算风载荷的方法并给出了不同球鼻艏和不同载况下的风载荷系数，具体见文献［6］.2 实例计算及比较分析为方便海洋工程结构物设计者选择合适的风载荷计算方法，本文以一艘大型油船为例，分别采用上述风载荷计算方法对其所受的风载荷进行了计算，并将计算结果与实验结果进行了比较分析.该大型油船的主要参数为：总长351.4m，船宽55.4m，设计吃水23.5m，横向受风面积为1 131.79m2，纵向受风面积3 401.47m2.为方便风载荷的计算，建立图1所示的坐标系.图1 坐标系图2和图3分别为采用上述几种方法计算该大型油船所受风载荷系数与实验结果在x方向和y方向的比较.图2 几种方法计算大型油船所受x方向上的风载荷系数与实验结果的比较图3 几种方法计算大型油船所受y方向上的风载荷系数与实验结果的比较从图2可以看出，随着风向角的增大，x方向上的风载荷系数变化趋势为先由大逐渐减小，在90°附件时为零，后由小逐渐增大.通过图2的比较可以看出，当风向角较小时，几种方法的计算结果与实验结果吻合较好，随着风向角的增大，与实验结果相比，Isherwood方法和模块法的计算结果相对偏大，OCIMF方法的计算结果相对偏小，而Haddara方法的计算结果当风向角在90°以内时相对偏小，在90°以外时相对偏大.同时可以看出，在风向角的整个变化范围内，Blendermann方法的计算结果均与实验结果吻合较好.从图3可以看出，随着风向角的增大，y方向上的风载荷系数变化趋势为先由小逐渐增大，在90°附近时达到最大，后由大逐渐减小.通过图3可以看出，与实验结果相比，几种计算方法中除了Haddara方法的结果在风向角较小时出现异常外，其它方法的曲线变化趋势与实验吻合较好.3 结论风载荷是海洋结构物所受的主要环境载荷之一.为保证海洋结构物作业安全，设计时选择一种合适的风载荷计算方法，为其提供可靠的设计风载荷信息十分重要.本文首先对目前常用的几种风载荷计算方法进行了介绍，然后以一艘大型油船为例对其所受的风载荷进行了计算，并将计算结果与实验结果进行了比较.比较分析表明，Blendermann方法的计算结果与实验结果吻合较好.参考文献［1］Isherwood R M.Wind resistance of merchant ship［J］.Trans.of RINA，1973（115）：132－138.［2］Gould R.The estimation of wind loads on ship superstructures［J］.The Royal Institution of Naval Architects，1982（8）：34－40.［3］Blendermann W.Wind loads on moored and manoeuvring vessels ［J］.OMAE，Offshore Technology，1993（1）：183－189.［4］Blendermann W.Parameter identification of wind loads on ships＇［J］.Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 51，1994（2）：339－351.［5］Blendermann W.Estimation of wind loads on ships in wind with a strong gradient，offshore technology［J］.1995（1－A）：271－277. ［6］OCIMF，Prediction of wind and current loads on VLCCs［M］.2nd ed.Oil Companies International Marine Forum，1994.［7］Haddara M R.Wind loads on marine structures［J］.Marine Structures，1999（12）：199－209.［8］陈恒.深海半潜式平台动力定位推力系统设计研究［D］.上海：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，2008.［9］汤忠谷.水面船舶的空气动力［J］.武汉水运工程学院学报，1982（4）：79－89.［10］洪碧光.船舶风压系数计算方法［J］.大连海运学院学报，1991，17（2）：113－121.。
海上漂浮式风电机组风波载荷计算与分析随着科技的发展和能源消耗的增加，绿色能源成为人们关注的焦点，风能作为一种清洁可再生的能源，成为大家重视的对象。
风能发电是一种将能量转变为有用能源的方法，但目前由于技术问题，这种发电并不能实现稳定的电力供应，因此缩小采用风能发电的问题成为当前的重要任务。
漂浮式风电机组是目前发展最快的风电装置之一，它以海洋环境为特点，具有无基础架设、抗风波载荷能力强等特点。
由于海洋环境对漂浮式风电机组的风波载荷有巨大影响，因此精确的计算和分析海上漂浮式风电机组的风波载荷是今后研究中必须解决的问题。
首先，应该正确理解海洋环境中的风波载荷。
它是由水的风压应力和浪的动压应力共同作用的结果，其中主要有风压水平力和风压立体力、浪压水平力和浪压立体力四大类载荷。
其次，应该采用合理的工程计算方法，建立适应漂浮式风电机组特征的计算模型，分析载荷的水平分布及超载程度，计算漂浮式风电机组的极限力和装置的稳定性，并进行性能分析以判断风速的变化对系统的影响。
最后，应该建立计算机数值模拟软件，进行风波载荷的实时监测，以改善漂浮式风电机组的可靠性及系统性能。
此外，要准确掌握海上漂浮式风电机组的风波载荷，也可以考虑采用船舶标准载荷进行分析，并借助相关技术进行风波动力学模拟，通过计算风力载荷对漂浮式风电机组的影响，提出设计优化方案，提高装置的稳定性和可靠性。
因此，准确计算和分析海上漂浮式风电机组的风波载荷，不仅有利于改善发电装置的稳定性，而且还推动了风能发电的发展，受到了广泛的关注。
未来，将继续在此方面进行深入研究，尽快把风能发电运用到大范围，实现绿色能源的发展。
总之，通过正确理解海洋环境中的风波载荷，采用合理的工程计算方法，建立适应海上漂浮式风电机组特征的计算模型，分析载荷的水平分布及超载程度，计算漂浮式风电机组的极限力和装置的稳定性，建立计算机数值模拟软件，进行风波载荷的实时监测，通过船舶标准载荷进行分析，进行风波动力学模拟，可以准确掌握海上漂浮式风电机组的风波载荷，改善发电装置的稳定性，促进风能发电的发展。
半潜式平台在码头防台风中的风载荷计算方法
贾君;周喜宁;李子凡
【期刊名称】《中国海洋平台》
【年(卷),期】2022(37)1
【摘要】为确保半潜式平台在码头防台风系泊时得到更精确的风载荷,以得到合理的系泊布置方式,以2座半潜式平台为研究对象,采用美国石油协会(API)规范、挪威石油标准化组织(NORSOK)规范和国内《港口工程荷载规范》中风载荷经验公式进行精细的理论计算,将其结果与精细模型和简化模型的风洞试验结果进行比较,分析得到各经验公式设计的冗余度和受风面积统计的简化方法,为后期码头系泊力计算提供合理的风载荷。
【总页数】5页(P48-52)
【作者】贾君;周喜宁;李子凡
【作者单位】招商局重工(江苏)有限公司;招商局重工邮轮有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U674
【相关文献】
1.梯度风作用下HYSY-981半潜式平台风载荷与表面风压分布研究
2.半潜式钻井服务支持平台随机风载荷特性研究
3.深水半潜式钻井平台防台措施探讨
4.深水半潜式钻井平台防台措施探讨
5.半潜式平台内孤立波载荷计算方法及其试验验证
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海上漂浮式风电机组风波载荷计算与分析海上漂浮式风电机组对海上环境要求较高，因此需要充分了解和计算海浪载荷，以确保安全运行。
海浪是海洋中的一种涡流，其频率、幅值和振幅周期不断变化，是海上风电机组的主要载荷。
本文的目的是计算和分析海上悬浮式风电机组的海浪载荷，以确保其安全性。
海浪载荷的计算可以分为三个步骤：海浪谱计算、海面通量的计算和海浪载荷的实际计算。
首先，海浪谱可以通过实验和模型计算获得。
实验可以在平坦水上进行测量，得到不同频率的海浪能量密度信息，从而提供海浪能量分布。
实验研究表明，海浪谱可以用一般的双曲线拟合得到。
其次，可以计算海面通量。
海面形态的改变可以用张量积分计算方法来进行，以获得海面通量信息，从而获得不同频率的海浪能量转化率。
最后，可以计算海浪载荷。
根据海浪谱和海面通量信息，可以计算出每种频率海浪载荷的总和，从而得到海浪载荷总和。
接下来，为了更好地分析海浪载荷，可以采用统计分析方法。
首先，可以分析海浪谱的分布，以及给定频率的海浪能量。
其次，可以分析不同频率的海浪载荷的分布特征，以及每个频率的海浪载荷的大小。
最后，可以统计分析总载荷的分布特征以及最大载荷大小。
在计算和分析海浪载荷过程中，可以按照不同的方向进行分析，比如按照不同的时间段，或者按照不同的地域来进行分析。
例如，可以针对具有特定时间段的海浪谱，计算特定时间段内的海浪载荷，或者针对特定区域的海浪谱，计算特定区域内的海浪载荷。
在计算过程中，还可以根据设计浮子尺寸和形状对海浪载荷进行修正，以更精确地计算海浪载荷。
通过计算和分析海浪载荷，可以有效地确保海上漂浮式风电机组的安全性。
首先，可以计算出海浪载荷，以便评估机组的设计合理性。
其次，可以计算出悬浮式风电机组在某一地区、某一时间段的海浪载荷，以更准确地评估风电机组的性能。
最后，可以采取安全措施，以防止海浪载荷超过机组的承载能力，从而确保其安全性。
总之，计算和分析海上悬浮式风电机组的海浪载荷是评估机组性能和安全操作的重要手段，可以帮助有效地提升海上悬浮式风电机组的安全性。
海洋平台系泊数值分析基本理论及计算方法'海洋平台系泊数值分析基本理论及计算方法通常认为，船舶码头系泊的主要因素可以看作以下几个部分：码头、护舷、系泊缆、系泊结构物（船舶或者平台）、载荷。
以上几个因素相互影响，相互作用，最终决定系泊的结果。
当前系泊状态主要受到风、浪、流三种载荷，按照静力计算方式或者采用公式可以对风、流载荷进行估算和确定，但是波浪力比较特殊，是其中唯一的动载荷，码头系泊的动态船舶运动特性可以看作波浪与结构物的相互作用。
波浪力在早期的研究中往往简化为平均波浪力或者等效波浪力，在考虑风载荷和流载荷的叠加后，大多采用静态、准静态方法进行实际的缆绳受力、护舷受力计算，并没有考虑到波浪的动态属性。
系泊缆绳的张力计算需要遵循一定的计算准则，在上个世纪80年代左右，chemjawski、Michaell就已经提出了一种解析方法来求解计算船舶系泊缆张力。
求解的方法有以下几个重要步骤：1）通过计算确定设定的方向船舶承受的风、流和等效静波浪力；2）计算求得由船舶横摇、纵摇、垂荡运动引发的垂直方向静回复力；3）用系泊揽本身属性如长度、横截面积、方向角度、弹性模量（非线性）等属性作为基础计算求出系泊缆绳的刚度矩阵；4）最后一步，求出整个系泊系统的总的刚度矩阵，采取提高载荷大小的方式进行迭代计算从而求得每个缆绳的张力值。
2 三维势流理论在早期的码头系泊计算时往往采用静力或者准静力的计算方法，后来理论，计算方式大多采用频域或者时域分析方法。
静力或准静力分析方法仅适用与水域状况较好、系泊船舶等运动不大的情况，由此得出系泊缆绳、护舷受力和系泊物体的运动。
时域方法结合三维势流理论、脉冲响应原理、缆绳护舷的非线性很好的解决了各种情况下系泊物体的码头系泊问题。
为了适应实际工程问题，三维势流理论针对流体的性质进行了相应的简化，假设流体为无粘性、无旋、均匀的且不可压缩的理想流体。
之所以这样简化是因为：l）波浪的波幅和系泊浮体相比量级很小，绕射作用明显大于粘性影响，所以忽略粘性；2）对于理想流体而言，初始运动无旋，之后任意时刻运动均无旋，无旋假定合理；3）流体本身的密度几乎不发生变化，水密度假设为均匀和不可压缩也是合理的。
