應(yīng)用 | 海洋平臺波浪載荷的計(jì)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(jì)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(qiáng)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(jìn)行分析以及對其運(yùn)動響應(yīng)進(jìn)行預(yù)報是平臺設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),也是平臺設(shè)計(jì)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(jì)階段就把設(shè)計(jì)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(yùn)動是一個隨機(jī)過程,而通常結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度計(jì)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(jìn)行處理。目前規(guī)范中的使用方法主要是設(shè)計(jì)波方法。設(shè)計(jì)波通常是簡化的規(guī)則波,可以采用水動力軟件直接計(jì)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(qiáng)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(jì)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(yùn)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(yùn)動的慣性載荷需要采用水動力軟件計(jì)算。采用ANSYS AQWQ可以方便的計(jì)算出波浪的動水壓力以及海洋平臺運(yùn)動產(chǎn)生的慣性載荷。

在ANSYS系列軟件中,要將AQWA計(jì)算的波浪載荷傳遞給Mechanical進(jìn)行進(jìn)一步的強(qiáng)度校核,可以采用兩種方法:

(1) 通過ANSYS AQWA-WAVE計(jì)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。