干貨 | ANSYS軟件在海洋海工領域的應用

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海洋海工領域涉及到各種各樣的漂浮式和固定式的結構樣式,比如淺海中固定式的導管架、深海中類似導管架結構、張力腿平臺、浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置、海上風力機以及各種海下裝置與管道等等。

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海洋結構的安全可靠性極大的危害到人員的生命安全,裝置、設備、財產(chǎn)的損傷,甚至可能引起海洋環(huán)境的污染。在深海高強度壓力、海洋環(huán)境溫度差異性、颶風、大浪、樁基相互作用等復雜海洋環(huán)境載荷作用下,海工結構可能存在疲勞、屈曲、腐蝕、沖擊損傷等失效形式, 海洋環(huán)境載荷的復雜性和多樣性,給海工結構的可靠設計帶來了非常大的挑戰(zhàn)。

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波浪載荷因素是海工結構強度與疲勞性能的重要影響因素,挪威船級社提出針對不同的海工結構類型,應采用不同的力學分析方法,比如細長桿梁結構、大體積結構的整體性能評估、復雜波浪載荷下的詳細結構性能評估等等。其中,細長桿梁結構可直接采用ANSYS Mechanical直接進行受力分析,大體積結構的整體性能評估采用ANSYS Aqwa進行水動力分析,復雜波浪載荷下的詳細結構性能評估采用ANSYS CFD進行流體流動分析。

當海工結構體的特征尺寸小于最小波長的五分之一時,通常可把該結構看為細長類結構,可以采用Morison方程等波浪理論去生成載荷譜,在ANSYS Mechanical中直接進行應力、變形分析,如海工桿梁支架結構的強度與疲勞壽命計算。

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細長桿梁ANSYS Mechanical結構強度分析

對于船舶、潛艇、大型容器等大尺度海工結構體,必須考慮結構體與波浪直接的相互耦合作用,對于整體性能的分析,可采樣ANSYS Aqwa基于波浪的輻射衍射進行水動力學計算,可用于模擬海工多體系統(tǒng)停泊,海工結構耐波性,動力定位系統(tǒng),港口防波性,海工結構連接、卸載、斷開場景,水上水下安裝,海上抬升和運輸?shù)裙r。

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潛艇類結構ANSYS Awqa水動力分析

復雜波浪載荷下的詳細結構性能評估,需要模擬海水波浪沖擊海工平臺等結構的壓力分布狀況,獲得精確的載荷值,用于細節(jié)結構的強度和疲勞壽命仿真計算,需采用ANSYS CFD進行流動模擬分析,計算結構各方向的力載荷,拖曳力、升力等參數(shù),再結合ANSYS Mechanical進行受力分析。

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ANSYS Fluent海工平臺海水外流場分析

ANSYS Mechanical Enterprise產(chǎn)品可以進行海工結構受力分析、水動力分析,可以解決海工結構靜強度靜剛度、屈曲、蠕變、動態(tài)振動、沖擊碰撞、疲勞壽命以及水動力等工程問題。

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海工結構應用場合

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支架結構連接部位強度與疲勞壽命分析

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纜繩結構強度校核分析

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水動力—流體—結構耦合仿真


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