ABAQUS海洋工程的案例
海洋技術 ▏海洋工程磁場探測傳感技術研究進展
一、概述
隨著科技與經濟的發展，人類大大加快了對海洋領域的開發速度，海洋工程快速發展。在海洋工程中，無論是海岸建筑物建設，還是海上平臺建設，或者海底管線布設以及其它軍事應用等，獲取海洋區域磁場信息是非常必要與急需的，只有在海洋區域地磁場信息齊備后，才能確保海洋工程的可靠實施與維護。
海洋工程磁場探測傳感技術是海洋區域磁場信息獲取的主要手段，用于感知海洋磁場數據，分析海洋磁場特征，繪制海洋磁圖，探測海洋中的磁性目標，應用海洋磁力信息數據，是認知海洋與經略海洋的重要環節，同時，也是海洋地球物理學和海洋地質科學研究的主要內容之一。
展開 華南理工大學海洋工程材料團隊：流水不腐，戶樞不蠹—動態表面與海洋防污
海洋微生物、動植物在海洋設施表面的粘附、生長形成海洋生物污損，它給海洋工業和海洋工程裝備帶來嚴重影響。海洋防污是一個與能源、環境、國防等國家重大戰略需求相關的課題。由于海洋環境的復雜性和污損生物的多樣性，海洋生物污損的防治一直是一個國際性難題。
華南理工大學海洋工程材料團隊面向國家海洋經濟戰略需要，針對海洋工程裝備和船舶在海洋環境下的腐蝕和生物污損問題，長期從事海洋防護高分子材料的基礎及應用研究。最近，該團隊應Soft Matter期刊邀請在“2019 新興科學家專刊”撰寫綜述論文“Dynamic surface antifouling: mechanism and systems”，該論文以Back Cover形式被亮點報道(第一作者為謝慶宜博士，通訊作者為馬春風教授和張廣照教授)。該綜述系統總結了團隊過去十余年在海洋防污領域的工作，重點介紹了他們在國際上最早提出的“動態表面防污”理論 (Dynamic Surface Antifouling, DSA)，即不斷變化的表面可有效抑制污損生物的粘附。該策略與呂氏春秋中 “流水不腐 ,戶樞不蠹”有著相近的內涵。
圖1. 動態表面防污策略示意圖
該綜述還詳細介紹了團隊基于“動態表面防污”策略發展的系列生物降解高分子基防污材料，包括聚酯-聚氨酯、改性聚酯以及聚（酯-丙烯酸酯）等。該系列材料具有獨特的主鏈降解性，在海水中能形成不斷變化的動態表面，避免污損生物附著的同時，使防污劑緩慢釋放，實現協同、長效防污。此外，該材料降解產物為無毒的小分子，可避免海洋微塑料污染。該體系具有環境生態友好、動靜態防污性能優異等優勢，是對傳統防污材料的重要革新。
圖2.
展開 船舶及海洋工程用鋼發展史
從古至今，人類征服大海的決心從沒有動搖，而體現在實際行動中，就是對海洋資源的不斷探索拓展。2017年2月13日，全球最先進超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺“藍鯨1號”在煙臺命名交付，其整體用鋼約40000多噸，其中10%為超強超厚鋼。“藍鯨1號”是我國船廠在海洋工程超深水領域的首個“交鑰匙”工程，具有里程碑意義。
鋼鐵作為海洋工程裝備的關鍵結構材料，廣泛應用于鉆井平臺、生產平臺以及海底管道等。由于服役時間長，要長期抵抗惡劣的風浪條件，水下修理維護的成本極高，其采用的鋼板逐漸向高強度、高韌性、易焊接性、良好的耐腐蝕性以及大厚度、大規格化方向發展。今天帶大家了解船舶及海洋工程用鋼。
船舶及海洋工程用鋼發展史
二戰以后，由于推行海洋發展戰略以及蘇美兩大陣營對抗的軍事需求，以美國、俄羅斯、日本、德國等為代表海洋強國開展了大規模的艦船、海洋運輸、海洋油氣開發、海洋建筑等領域用鋼研究，形成了相應的合金標準與技術體系。典型的美國艦船用鋼經歷了由普通碳鋼（40年代）-高強鋼（50年代）-易焊高強鋼（80年代）-易焊耐蝕鋼（90年代）等幾代的發展，支撐起了包括深水潛艇、核動力航母在內的美國龐大的現代化海軍艦隊。
在海洋油氣開采領域，日本、德國、法國等已經掌握適用各種深度海洋鉆井平臺、作業平臺、油氣運輸船等海工裝備適用的大厚規格、高性能鋼材。目前國外已能夠生產3000米深水區域使用的塑性、強韌性、耐蝕性、抗疲勞性要求苛刻的油氣管線鋼。
美國潛艇、航母用鋼的發展歷程及其典型應用
我國在艦船用鋼、海工用鋼等方面，經過幾十年的發展取得了巨大進步，初步建立了我國自己的艦船及海工鋼鐵材料體系以及具有較強生產能力的鋼鐵企業。我國海工用鋼的國產化率已達到90%以上，有力的支撐了海洋經濟及國防建設需求。
展開 (海洋工程)海上平臺的自振頻率分析
(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。
展開 
海洋工程地質勘探方法介紹
海洋工程地質調查的主要目的是為平臺樁基礎和海底管道路由的設計安裝提供分析資料，一般包括兩方面：獲得海洋平臺場址海底以下土質的詳細資料；擬建海底管道路由海底淺層土質的詳細資料。
通常，海洋工程地質調查采用以下方法：
1、鉆孔取樣
用鉆機向地下鉆孔以進行地質勘察，是目前應用最廣的勘察方法。通過鉆探可以達到以下目的：1）劃分土層，確定土層的分界面高程，鑒別和描述土的表觀特征；2）取原狀土樣或擾動土供試驗分析；3）在鉆孔內進行觸探試驗或其他原位試驗。
取樣是地基勘察必可不少的工序，取樣質量的優劣取決于采用何種形式的取土器。鉆探時，根據不同土質條件，分別采用擊入或壓入取土器兩種方式在鉆孔中取得原狀土樣。
2、地球物理勘探
地球物理勘探（簡稱物探）是一種兼有勘探和測試雙重功能的技術。物探之所以能夠用來研究和解決各種地質問題，主要是因為不同的巖石、土層和地質構造往往具有不同的物理性質，利用諸如其導電性、磁性、彈性、濕度、密度、天然放射性等的差異，通過專門的物探儀器的量測，就可以區別和推斷有關地質問題。
地基勘探的下列方面宜應用物探：1）作為鉆探的先行手段，了解隱蔽的地質界線、界面或異常點、異常帶，為經濟合理確定鉆探方案提供依據；2）作為鉆探的輔助手段，在鉆孔之間增加地球物理勘探點，為鉆探成果的內插、外推提供依據；3）測定巖土體某些特殊參數，如波速、動彈性模量、土對金屬的腐蝕性等。常用的物探方法主要有電阻率法、電位法、地震、聲波等。
3、原位測試
原位測試技術是巖土工程中的一個重要分支，它是在土原來（天然）所處的位置對土的工程性能進行測試的一種技術。測試目的在于獲得有代表性的、反映現場實際的基本設計參數，包括：1）地質剖面的幾何參數；2）巖土原位初始應力狀態和應力歷史；3）巖土工程參數。
展開 世界九大海洋工程事故
直接經濟損失3,735萬元，造成了中國海洋采油史上最慘痛事故。
世界海洋工程發展史簡介
一、海洋工程的范圍及內容
海洋工程，是以開發、利用、保護、恢復海洋資源為目的，并且工程主體位于海岸線向海一側的新建、改建、擴建工程。具體包括：人工島、海底管道、海底電（光）纜工程、海洋礦產資源勘探開發及其附屬工程、圍填海、鹽田、海水淡化等海水綜合利用工程及國家海洋主管部門會同國務院環境保護主管部門規定的其他海洋工程。可分為：海岸工程、近海工程和深海工程三大類。
海岸工程（Coastal engineering）：海岸防護工程、圍海工程、河口治理工程、沿海漁業設施工程、環境保護設施工程。
近海工程（offshore engineering）又稱離岸工程，主要是在大陸架較淺水域的海上平臺、人工島等的建設工程，和在大陸架較深水域的建設工程，如浮船式平臺、移動式半潛平臺（mobile semi-submersible unit）、自升式平臺（self-elevating unit）、石油和天然氣勘探開采平臺、浮式貯油庫、浮式煉油廠等項建設工程。
深海工程（deep-water offshore engineering）：包括無人深潛的潛水器和搖控的海底采礦設施等建設工程。
二、世界海洋工程發展史
海洋油氣勘探開發經歷了由淺水到深水、由簡易到復雜的發展過程。分為以下階段。
1、萌芽期
海洋工程發展的初始階段，主要采用土木工程技術建造木結構平臺和人工島，只能在近岸的海邊和內湖開發石油資源，作業水深低于10米。
1887年，美國在加利福尼亞海岸，為開發由陸地延伸至海里的Summerland油田，美國人威廉姆斯從防波堤向海里搭建了一座762米長的木質棧橋，把鉆機放在上面打井，在數米深的海域鉆探了世界上第一口海上探井，拉開了海洋石油勘探的序幕。由于棧橋與陸地相連，物資供應就方便多了。另外，鉆機在棧橋上可以隨意浮動，從而在一個棧橋上可以打許多口井。
展開 船舶及海洋工程用鋼發展史
從古至今，人類征服大海的決心從沒有動搖，而體現在實際行動中，就是對海洋資源的不斷探索拓展。2017年2月13日，全球最先進超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺“藍鯨1號”在煙臺命名交付，其整體用鋼約40000多噸，其中10%為超強超厚鋼。“藍鯨1號”是我國船廠在海洋工程超深水領域的首個“交鑰匙”工程，具有里程碑意義。
鋼鐵作為海洋工程裝備的關鍵結構材料，廣泛應用于鉆井平臺、生產平臺以及海底管道等。由于服役時間長，要長期抵抗惡劣的風浪條件，水下修理維護的成本極高，其采用的鋼板逐漸向高強度、高韌性、易焊接性、良好的耐腐蝕性以及大厚度、大規格化方向發展。今天帶大家了解船舶及海洋工程用鋼。
船舶及海洋工程用鋼發展史
二戰以后，由于推行海洋發展戰略以及蘇美兩大陣營對抗的軍事需求，以美國、俄羅斯、日本、德國等為代表海洋強國開展了大規模的艦船、海洋運輸、海洋油氣開發、海洋建筑等領域用鋼研究，形成了相應的合金標準與技術體系。典型的美國艦船用鋼經歷了由普通碳鋼（40年代）-高強鋼（50年代）-易焊高強鋼（80年代）-易焊耐蝕鋼（90年代）等幾代的發展，支撐起了包括深水潛艇、核動力航母在內的美國龐大的現代化海軍艦隊。
在海洋油氣開采領域，日本、德國、法國等已經掌握適用各種深度海洋鉆井平臺、作業平臺、油氣運輸船等海工裝備適用的大厚規格、高性能鋼材。目前國外已能夠生產3000米深水區域使用的塑性、強韌性、耐蝕性、抗疲勞性要求苛刻的油氣管線鋼。
美國潛艇、航母用鋼的發展歷程及其典型應用
我國在艦船用鋼、海工用鋼等方面，經過幾十年的發展取得了巨大進步，初步建立了我國自己的艦船及海工鋼鐵材料體系以及具有較強生產能力的鋼鐵企業。我國海工用鋼的國產化率已達到90%以上，有力的支撐了海洋經濟及國防建設需求。
展開 船舶與海洋工程結構極限強度分析
五、結束語
總而言之，船舶與海洋工程結構極限強度的研究是具有一定的現實運用意義的，它可以為船舶與海洋工程結構的構造和使用提供參考，進而為船舶與海洋工程的建設提供借鑒。
【參考文獻】
[1]張錦飛,崔維成.三種船型結構的極限強度分析比較[J].船舶力學,2011,04:57-64.
[2]駱文剛,楊平,崔虎威,白小溪.內河船舶極限強度計算的逐步破壞法程序設計[J].中國艦船研究,2013,02:58-64.
[3]方闖,張文濤,黃震球,陳齊樹.內河船舶極限總強度的試驗研究[J].船舶工程,2012,01:29-32+2.
展開 海洋工程裝備產品與技術發展研究
海洋工程裝備產品與技術發展研究.pdf
這20個優秀海洋工程脫穎而出
2018年中國海洋工程咨詢協會開展了優秀海洋工程及生態文明宣貫活動，發布海洋工程領域的典型工程、優秀工程和精品工程，推崇創新，樹立典范。經過篩選，共有46個海洋工程項目入圍專家評選會。經再次審核，會議最終評選出20個優秀海洋工程。
獲選的20個優秀海洋工程，是根據十八大以來海洋工程領域的特點，結合海洋強國建設重大項目進展，從社會關注度高、影響力大的海洋工程中搜集和篩選。優秀海洋工程入選標準和條件：一是在海洋開發利用、海洋生態環境保護、海洋服務等方面取得顯著成績；二是工程設計合理、先進，符合國家和行業設計標準、規范；三是工程施工符合國家和行業施工技術規范及有關技術標準要求，并達到國內同類型工程先進水平；四是工程在使用中沒有發現質量缺陷和質量隱患。同時，根據工程技術水平、質量水平、管理水平、海洋生態環境保護、集約節約用海、經濟社會效益等方面條件進行綜合評價，公開、公平、公正地評選出優秀海洋工程。
1.港珠澳大橋
港珠澳大橋是連接香港、珠海、澳門的超大型跨海通道，全長55公里，是世界最長的跨海大橋。2018年10月24日，大橋正式通車。
港珠澳大橋工程包括3項內容：一是海中橋隧主體工程；二是香港、珠海和澳門三地口岸；三是香港、珠海、澳門三地連接線。其中，港珠澳大橋沉管隧道是全球最長的公路沉管隧道和全球唯一的深埋沉管隧道。港珠澳大橋可經受16級臺風、8級地震，大橋的設計使用壽命為120年，是目前世界上橋梁設計使用年限最長的。
2.“蛟龍號”載人潛水器
“蛟龍號”載人潛水器工程2002年6月立項，2009年開始海上試驗，連續4年成功完成了1000米級、3000米級、5000米級、7000米級海上試驗，在馬里亞納海溝創造了7062米的世界同類作業型載人潛水器最大下潛深度紀錄。
展開 
CFD學習：渦旋脫落在海洋工程中的應用
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
流固耦合對渦流脫落及其對海洋結構性能的影響具有重大影響。
渦流脫落應用非常適用于海洋環境中的流量測量、能量收集和耐波性。
通過流體和海洋結構的 CFD 建模，可以識別流體行為，這可用于計算渦旋脫落頻率。頻率分析有助于辨別可提高船舶設計效率的理想設計修改。
海洋工程系統通常在惡劣環境下運行，包括暴露于動態載荷和腐蝕性介質。廣泛的結構問題源于這種暴露，影響船舶和其他海上結構的性能、安全和穩定性。在流體與船體或螺旋槳等部件相互作用期間，壓力波動和振動引起的不受控制的渦流脫落會進一步加劇結構損壞。
然而，渦流脫落的影響不僅限于它們對船舶設計的負面影響。渦旋脫落應用的研究也促進了不同設計修改和優化策略的發展。在本文中，我們將討論對流固耦合的理解如何幫助我們提高海洋工程中 幾個渦流脫落應用的性能。
海洋結構中的渦流脫落
當船舶或潛艇等海洋結構在流體中行進時，相互作用會導致朝向阻流體（例如船體或螺旋槳）的下游側形成低壓區域。高壓區也朝向上游側形成。兩側的壓力差會產生漩渦，漩渦會交替地散落在身體的兩側。這種渦流脫落對海洋結構具有廣泛的影響。
展開 干貨視頻 | ANSYS船舶海洋工程領域仿真解決方案
海工結構的破壞將危害到人員的生命，裝置、設備、財產的損傷，甚至可能引起海洋環境的污染。在深海高強度壓力、海洋環境溫度差異性、颶風、大浪、樁基相互作用等復雜海洋環境載荷作用下，海工結構可能存在疲勞、屈曲、腐蝕、沖擊損傷等失效形式。
ANSYS作為工程仿真領域的領導者，在海工領域擁有完整的仿真解決方案和大量的企業應用案例，可為海工結構設計提供重要理論指導。
課程內容
01、船舶海洋工程仿真背景概述
02、ANSYS在船舶海洋工程領域的仿真解決方案
03、ANSYS結構產品功能與Aqwa水動力分析功能特點
04、Aqwa與Mechanical耦合仿真計算波浪載荷作用下船體受力變形分析流程
展開 船舶與海洋工程中鋼管的應用
船舶與海洋工程中鋼管的應用
我國造船業在國民經濟發展中占有極其重要的位置。曾有人研究過，在116個行業中，造船業的產品涉及了97個行業，占87%。諸如冶金、材料、機械、微電子、電氣、化工、五金、輕紡、裝潢等，拉動成千上萬家企業的發展。據相關資料顯示，造船業中每建造1載重噸，可解決上游3000個勞動崗位。造船業凝聚了人們的睿智與辛勤勞動，是國家綜合國力的象征。特別是大型船舶和新型海洋工程的自主研制，更是衡量一個國家能否躋身于世界海洋大國的標準。
海洋工程中鋼管應用情況
鋼管在海洋工程中的應用十分普遍。船舶與海洋工程兩大體系中大致需求三種類型的鋼管：常規系統中的鋼管、構造中用的鋼管和特殊用途的鋼管。
1.常規系統中的鋼管
不同的船舶與海洋工程，既有常規系統，又有專用系統。
船舶使用壽命一般為20年。常規系統甚多，主要有艙底水、壓載、疏排水、生活污水、空氣、測量、注入、生活用水、消防、貨油、掃艙、透氣、惰氣、加熱、洗艙、泡沫滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測、閥門遙控等系統，特種船舶還包括運輸液化石油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)等專用系統。海洋工程的使用壽命長達30年，甚至更長。海洋工程中除常規系統之外，還有特殊的鉆采設備系統、原油/液化石油氣/液化天然氣處理的流程系統、特殊的系泊系統、火炬系統，等等。
曾有人統計過，船舶類的管材年消耗量達450萬噸，約44萬根，其標準是GB、YB、CB，其中70%的鋼管之間用法蘭連接。僅一艘30萬噸級的超大型油船管材用量可達數十公里，僅鋼管用量(包括不銹鋼管)就有1500噸左右，當然相對于4萬噸的船體結構用量還是有限的。另外，考慮到同一種船舶，要建造多艘，還有許多其他船舶，這樣累計用量也就不少。而一艘30萬噸級超大型FPSO管材數量超過3萬根，長度超過90公里，是同噸位級別的2～3倍。
展開 試驗洞悉工程 | 考察海洋樁基的循環加載裝置
背景?
目前，樁基礎在海洋工程中的應用越來越廣泛。但由于海上環境異常復雜，樁基礎在設計壽命期限內需經受循環作用達數十萬次的低頻風浪荷載作用，產生的累積變形會造成安裝在樁基礎上的海洋工程結構傾斜，從而影響上部結構的正常服役性能甚至使其失效破壞。因此，開展對水平循環荷載對樁基礎的研究就顯得十分必要。
由于受海上復雜環境和經費的限制，進行樁基礎現場水平循環荷載試驗顯得非常困難，所以大多數研究人員在探討水平循環荷載對樁基影響時多以室內模型試驗為手段。而開展此類室內模型試驗的關鍵在于需要一套穩定可靠，且能輸出頻率和荷載可控的加載裝置，傳統的加載裝置多為費用昂貴的激振器或者伺服液壓加載系統。但由于液壓伺服加載系統價格高昂且所施加的荷載較大，一般以kN為度量單位，而往往室內模型試驗中所需的荷載只幾十N至幾百N的荷載，加載精度難以滿足小模型試驗的要求。
為解決上述存在的循環加載裝置的問題，本文研制出一種新型的水平循環加載裝置并申請了發明專利。該裝置原理簡單、操作方便，成本低廉，荷載幅值和頻率可調節，經過簡單調整加載點和滑輪的相對位置，亦可以實現豎向或者斜向加載，能夠輸出滿足循環荷載試驗要求的荷載波形，尤其適用于室內模型試驗的循環加載，并利用該加載裝置成功對海上風電單樁式基礎開展了水平循環荷載試驗研究。
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