(海洋工程)海上平臺的自振頻率分析

 （注：完整建模細節的inp文件附在本文最后，可免費自由下載，技術共享；

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一、計算任務描述：

工程背景：海上平臺在海洋巖土工程中廣泛應用，如海上石油鉆井平臺，海上風電基礎平臺等。

模擬的工程價值和意義：海洋平臺由其承臺和開口鋼管樁群組成，在海上易受風荷載、浪荷載、洋流荷載和地震荷載等隨機荷載的影響，外荷載頻率有可能與結構的自振頻率相近而引發共振效應，使結構發生較大的變形而產生變形和傾覆等危險，故而研究海上平臺的自振頻率具有較高的工程價值。

任務：該模型模擬海上平臺的自振頻率分析，平臺包含承臺和承臺底下的支撐剛柱，支撐柱為變化樁徑的開口鋼管樁，嵌入承臺之中。

二、仿真計算采用的設備基本情況

1）處理器為 Intel(R) Core(TM) i7-7700HQ CPU @ 2.80GHz   2.81 GHz

(支持超頻，4核8個邏輯處理器)

2）內存為8.00 GB

3）操作系統為64 位（基于 x64 的處理器）

三、計算模型的處理技術

該模型采用Abaqus的線性攝動分析步和標準處理器(隱式處理器)，具有收斂性好，計算效率高的優點；

模型為3D建模，網格類型為3D實體單元；

開口鋼管樁嵌入承臺當中，且開口鋼管樁與承臺間的接觸采用綁定接觸。

四、模型的建立

完整模型尺寸：

承臺的模型建立：

單個樁柱的模型建立：

網格的劃分：

模型的邊界條件：

樁柱與承臺綁定：

五、結果

對應各階振型頻率下的應力分布：

一階振型

二階振型

三階振型

四階振型

五階振型

對應各階振型頻率下的應變分布：

一階振型

二階振型

三階振型

四階振型

五階振型

對應各階振型頻率下的位移場分布：

一階振型

二階振型

三階振型

四階振型

五階振型

六、方法計算的機時耗費情況：

該模型計算效率和精度高，在處理器為 Intel(R) Core(TM) i7-7700HQ CPU @ 2.80GHz   2.81 GHz(支持超頻，4核8個邏輯處理器)，內存為8.00 GB，操作系統為64 位（基于 x64 的處理器）的情況下，建模過程需耗費6個小時的時長完成建模，提交運算僅需10分鐘以內即可獲得模型提交后的結果。

七、仿真計算的結果分析：

從振型分析來看，在一階和二階自振頻率下，結構的共振主要存在于承臺中間的開口樁上；

在三階和四階自振頻率下，樁群基礎的上部和整個承臺的位移量較大，且自振頻率越高，該變形幅度越大；

該分析結果，為樁群基礎的設計，減小承臺左右搖擺幅度，以及如何避免共振提供了依據。

結論：

該模型分析了海上平臺的自振頻率和對應振型，該分析結果，為樁群基礎的設計，減小承臺左右搖擺幅度，以及如何避免共振提供了依據，具有較高的工程應用和商業應用的技術參考價值，模型計算效率和精度高，可在工程領域中推廣應用。

Simulating Model.zip

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