應(yīng)用 | 海洋平臺波浪載荷的計算和傳遞

2018-01-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1前言

海洋平臺由于長期固定在某海域作業(yè),在遇到惡劣海況時不能規(guī)避,因而在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段必須要考慮其在生命期內(nèi)可能要遭遇的極限海況。波浪載荷是半潛平臺所遭遇的環(huán)境載荷的主要部分,對船體的總強度校核起決定性的作用。因此在極限海況下對半潛平臺的波浪載荷特性進行分析以及對其運動響應(yīng)進行預(yù)報是平臺設(shè)計的基礎(chǔ),也是平臺設(shè)計的關(guān)鍵。各大船級社規(guī)范對此也有要求。

ANSYS系列產(chǎn)品主要專注于工程結(jié)構(gòu)的CAE仿真分析,通過仿真模擬來掌握海洋平臺等工程結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性。采用ANSYS仿真,可以在設(shè)計階段就把設(shè)計風(fēng)險降低,并充分掌握海洋平臺在各種惡劣載荷條件下的響應(yīng)和工作狀態(tài)。

2分析方法

波浪運動是一個隨機過程,而通常結(jié)構(gòu)物強度計算校核需要得到確定的結(jié)果,所以需要采取一定的分析方法對波浪載荷進行處理。目前規(guī)范中的使用方法主要是設(shè)計波方法。設(shè)計波通常是簡化的規(guī)則波,可以采用水動力軟件直接計算波浪對平臺的載荷。

波浪載荷的傳遞,并不僅僅是載荷的施加,還需要考慮水動力結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格模型和強度校核模塊的網(wǎng)格模型的差異,包括單元類型的差異、單元位置和形狀的差異。在載荷傳遞的過程中,需要考慮網(wǎng)格的匹配。

3波浪載荷計算與傳遞

一般來說,海洋平臺在海面上受到的與波浪相關(guān)的載荷包括靜水壓力、動水壓力和運動產(chǎn)生的慣性載荷。其中,靜水壓力可以在ANSYS Mechanical中直接施加,但是動水壓力和運動的慣性載荷需要采用水動力軟件計算。采用ANSYS AQWQ可以方便的計算出波浪的動水壓力以及海洋平臺運動產(chǎn)生的慣性載荷。

在ANSYS系列軟件中,要將AQWA計算的波浪載荷傳遞給Mechanical進行進一步的強度校核,可以采用兩種方法:

(1) 通過ANSYS AQWA-WAVE計算加載的APDL命令傳遞;

(2)通過中間格式文件采用OC系列命令傳遞。