摘 要摘 要深海自升式海洋平台是海上油气资源开发的主要工具，如果与船舶发生意外碰撞事故，往往会造成海洋平台结构的损伤甚至失效，带来巨大的经济损失和不良的社会影响，甚至造成不必要的人员伤亡和海洋环境污染。因此，开展深海自升式海洋平台的碰撞性能研究，揭示平台管结构在意外撞击载荷作用下的损伤变形机理，对更好的开展平台耐撞结构设计具有重要的现实意义。本文以深海自升式海洋平台桩腿直管结构为研究对象，采用试验法、简化解析法和有限元数值仿真法对其在侧向冲击载荷作用下的损伤变形机理和能量耗散进行了研究。主要研究内容如下（1）开展了管结构冲击模型试验，记录了结构的塑性变形、冲击载荷、跨中塑性位移等数据，分析了两端固支的管结构受侧向冲击载荷时的损伤变形机理；（2）基于管结构冲击试验，提出两端固支的管结构受侧向冲击载荷作用时的理论塑性变形模式，对其进行解析计算，求出碰撞力与撞深之间的解析表达式；（3）利用ABAQUS软件对管结构在碰撞过程中的动态响应进行仿真计算，揭示了管结构的损伤变形机理，并将仿真结果与试验数据对比，验证数值仿真技术的正确性及可靠性；（4）比较仿真和解析计算结果，验证本文所提出的管结构简化解析计算方法的正确性，并对该方法进行了修正。关键字自升式海洋平台；管结构；碰撞性能；解析计算；冲击试验；数值仿真
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 船舶与海洋平台碰撞的研究现状 2
1.2.2 管结构碰撞解析计算的研究现状 3
1.2.3 管结构碰撞模型试验的研究现状 5
1.2.4 管结构碰撞数值仿真的研究现状 6
1.3 本文主要研究内容 8
第二章 管结构碰撞分析的基本理论及有限元技术 9
2.1 概述 9
2.2 塑性力学理论 9
2.2.1 理想材料模型 9
2.2.2 塑性极限分析理论 11
2.2.3 塑性铰线原理 12
2.2.4 管结构碰撞解析计算的步骤 12
2.3 ABAQUS软件介绍 13
2.4 本章小结 14
第三章 自升平台管结构
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: *351916072* 
碰撞试验及解析计算研究 15
3.1 概述 15
3.2 管结构落锤冲击模型试验 15
3.2.1 船舶与海洋平台碰撞场景的简化试验装置 15
3.2.2 试验装置 15
3.2.3 试件设计及制作 17
3.2.4 测量参数及试验工况 18
3.2.5 试验结果与分析 20
3.3 管结构碰撞解析计算 25
3.3.1 管结构变形模式及特点 25
3.3.2 横截面方向的能量耗散 28
3.3.3 轴线方向的能量耗散 31
3.3.4 载荷挠度特性 33
3.4 本章小结 36
第四章 自升平台管结构碰撞数值仿真模拟 37
4.1 概述 37
4.2 有限元数值仿真模型化技术 37
4.2.1 有限元碰撞模型的建立 37
4.2.2 材料参数的设置 38
4.2.3 网格的划分 39
4.2.4 约束条件的确定 39
4.3 管结构冲击过程的分析 40
4.4 数值仿真与试验的比较分析 41
4.4.1 损伤变形 41
4.4.2 碰撞力 43
4.5 数值仿真与解析计算的对比分析 44
4.5.1 碰撞力—撞深曲线 44
4.5.2 解析计算的修正 45
4.6 本章小结 47
结论 48
致谢 50
参考文献 51
符号说明


管结构总长


管结构壁厚

,

管结构变形前半径、直径


圆环周长


侧向碰撞力


外加弯矩


外加轴向力


弯曲力矩


全塑性弯矩


塑性极限弯矩


薄膜力


全塑性轴向力


塑性极限轴向力（压载）


瞬时破碎力


平均流动应力


屈服应力


凹陷区域半长


变形管的半径


变形管的弧长


无因此半径


一般点的侧向塑性位移


跨中塑性位移


质点到圆形心轴的垂直距离


撞深


连续变形区域的表面积


塑性铰移动速度


塑性绞线长度


下塑性铰的初始位置


下塑性铰的当前位置


铰链两侧的相对转动率


角度


内部能量变化率


外部能量变化率


总的环向破碎能量耗散率


总的轴向能量耗散率


旋转角速度


曲率变化率


未变形管的初始曲率


曲率的变化值


局部变形引起的应变率


均匀拉伸或压缩引起的应变率
 第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
随着全球经济的高速发展，能源紧缺成为限制其发展的主要矛盾，而通过开采海洋油气资源可以有效解决能源紧缺问题。深海自升式海洋平台作为海上油气资源开采的主要工具，如果与船舶发生意外碰撞事故，会造成海洋平台结构损伤甚至失效，带来巨大的经济损失和不良的社会影响，甚至造成不必要的人员伤亡和海洋环境污染。

原文链接：http://www.jxszl.com/jtgc/cbyhy/76889.html