浮體結(jié)構(gòu)的案例
基于ADINA的浮體結(jié)構(gòu)頻率分析
基于ADINA的浮體結(jié)構(gòu)頻率分析
本例題是一個(gè)流固耦合模態(tài)分析的算例；模型是一個(gè)液體中浮體結(jié)構(gòu)的流固耦合頻域分析；流固耦合模態(tài)分析的流體必須采用勢(shì)流體，在建立勢(shì)流體與結(jié)構(gòu)的耦合模型時(shí)如果使勢(shì)流體的節(jié)點(diǎn)與相鄰結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)擬和，ADINA就可以自動(dòng)建立流固耦合界面，如果節(jié)點(diǎn)不擬合則需要手動(dòng)建立流固耦合界面；對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題應(yīng)提前根據(jù)流體與液體的密度計(jì)算好吃水線(xiàn)深度，在建立幾何模型時(shí)把相互位置建好。
定義幾何模型
菜單：Geometry>Point 定義點(diǎn)1-4。
菜單：Geometry>Lines>Define 定義線(xiàn)1，2，3，為Straight類(lèi)型。
菜單：Meshing>Mesh Density>Line 指定每條線(xiàn)的劃分份數(shù)。
菜單：Geometry>Surfaces>Define 定義面，為Extruded類(lèi)型，同時(shí)指定劃分份數(shù)。
定義幾何面4-9，同樣為Extruded類(lèi)型：
菜單：Geometry>Volume>Define 定義體1-9，為Extruded類(lèi)型，同時(shí)指定劃分份數(shù)。
菜單：Geometry>Volume>Define 定義體10-18，為Extruded類(lèi)型，同時(shí)指定劃分份數(shù)。
菜單：Geometry>Volume>Define 定義體19，為Extruded類(lèi)型，同時(shí)指定劃分份數(shù)。
定義材料
菜單：Model>Materials>Manage Materials>elastic>Isotropic 圖標(biāo)：
注：材料1為浮體結(jié)構(gòu)的材料。
展開(kāi) 基于AQWA的圓筒型浮式防波堤波浪運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析（上）
研究結(jié)果表明：本浮式防波堤橫蕩、縱蕩與垂蕩運(yùn)動(dòng)主要由低頻運(yùn)動(dòng)引起；由于系泊纜多為艏纜和艉纜，因而浮體縱蕩運(yùn)動(dòng)時(shí)域幅值較小，相較橫蕩與垂蕩的運(yùn)動(dòng)幅值小一個(gè)數(shù)量級(jí)。
關(guān)鍵詞：港口工程;三維勢(shì)流理論;浮式防波堤;幅值響應(yīng)算子;附加質(zhì)量;
0 引 言
隨著人類(lèi)對(duì)海洋資源開(kāi)發(fā)的深入，對(duì)沿岸結(jié)構(gòu)和某些海洋工程結(jié)構(gòu)物保護(hù)的需求也越來(lái)越大。防波堤作為一種重要的現(xiàn)代海洋工程結(jié)構(gòu)物，能起到減弱外海波浪強(qiáng)度、維持堤內(nèi)水域平穩(wěn)、保護(hù)港內(nèi)建筑及海洋工程結(jié)構(gòu)物安全的作用。浮式防波堤是一種常見(jiàn)的海洋工程結(jié)構(gòu)物，主要由浮體結(jié)構(gòu)和系泊系統(tǒng)組成。目前對(duì)于浮式防波堤水動(dòng)力性能的研究大部分是通過(guò)數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)進(jìn)行。
展開(kāi) 非對(duì)稱(chēng)半潛式起重平臺(tái)系泊系統(tǒng)特性研究
摘要: 針對(duì)一個(gè)具有非對(duì)稱(chēng)下浮體結(jié)構(gòu)的新型半潛式起重平臺(tái)，基于三維勢(shì)流理論，采用水動(dòng)力計(jì)算軟件Aqwa，根據(jù)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該平臺(tái)的懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)進(jìn)行布置并進(jìn)行3h時(shí)域系泊模擬?？紤]3種不同的風(fēng)浪流海況，研究此平臺(tái)的系泊系統(tǒng)特性。研究發(fā)現(xiàn)8根系泊纜方案較12根系泊纜方案更為經(jīng)濟(jì)且能滿(mǎn)足性能要求，最后針對(duì)8根系泊纜方案選取了5種懸鏈松弛度，對(duì)比找出最佳松弛度，發(fā)現(xiàn)最佳松弛度為7.5。
關(guān)鍵詞：非對(duì)稱(chēng)半潛式起重平臺(tái)；勢(shì)流理論；系泊系統(tǒng)；懸鏈松弛度
0 引言
半潛式平臺(tái)擁有優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能，在海上石油勘探、開(kāi)采方面得到了廣泛的應(yīng)用[1–2]，半潛式起重支持平臺(tái)在海上石油開(kāi)發(fā)過(guò)程中有著不可替代的作用[3]。
本文研究的新型半潛式起重平臺(tái)（非對(duì)稱(chēng)）（見(jiàn)圖1），與傳統(tǒng)的半潛平臺(tái)結(jié)構(gòu)上有很大區(qū)別。結(jié)構(gòu)關(guān)于中縱剖面非對(duì)稱(chēng)，2臺(tái)起重機(jī)同時(shí)安裝在大浮筒一側(cè)，雙機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí)能有效靈活地調(diào)節(jié)起重平臺(tái)與被安裝平臺(tái)的距離，顯著提升作業(yè)效率。箱型上層單元主要是居住單元，艙室可容納750人[4]。平臺(tái)總排水量58206t，主浮筒長(zhǎng)為137.75m，寬19.5m，高12m；副浮筒長(zhǎng)為122m，寬13.5m，高12m。與之相對(duì)應(yīng)的，主支柱長(zhǎng)為22.5m，寬19.5m，高18m；支腿支柱長(zhǎng)為16.5m，寬13.5m，高18m。箱型上層船體總長(zhǎng)為81m，寬81m，高12.8m。平臺(tái)的具體主尺度參數(shù)如表1所示。
半潛式平臺(tái)系泊系統(tǒng)特性研究對(duì)于平臺(tái)及系泊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化具有重要意義。因?yàn)闀r(shí)域迭代的方法計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，為了做到平衡精度和效率，文獻(xiàn)[5–8]提出了一些有效的完全耦合計(jì)算方法。
展開(kāi) ADINA常見(jiàn)問(wèn)題解答 附ADINA有限元經(jīng)典實(shí)例分析下載
18)本例是一個(gè)流固耦合的浮體結(jié)構(gòu)模型，船浮于水面等計(jì)算均可參考本模型
19)浮體結(jié)構(gòu)頻率分析
20)斷裂（rupture）例題
21)液體中一端固定的樁的流固頻率分析
22)裝有液體的容器的流固耦合分析
23)流固熱三場(chǎng)耦合例題
24)采用定義端點(diǎn)釋放和約束方程兩種方法建立鉸接。
25)利用ADINA-M進(jìn)行壓力容器建模和線(xiàn)性分析，演示parasolid建模方法。
26)塊體和剛性圓柱的接觸變形分析，主要用于說(shuō)明定義接觸。
27）采用LDC方法計(jì)算瓦楞板縱向屈曲
28）堤岸波浪沖擊問(wèn)題，水面采用自由液面定義。
29）混凝土澆注過(guò)程溫度場(chǎng)計(jì)算，使用ADINA-Thermal分析模塊。
30）邊坡滑動(dòng)和錨固：計(jì)算整體結(jié)構(gòu)的變形和松土的滑動(dòng)，分別考慮中間有錨桿和沒(méi)有錨桿兩種情況。
31）帶多孔介質(zhì)的流固耦合(PFSI)
32) 本例演示Analysis Zooming的操作方法，對(duì)模型的局部做更為詳細(xì)的分析。
每個(gè)例子中，在文件開(kāi)頭有更為詳細(xì)的說(shuō)明！
展開(kāi) 
單點(diǎn)系泊系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)方法概述
圖3 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖
（3）系泊纜及錨鏈
系泊系統(tǒng)包括系泊器和系泊纜兩部分。系泊器固定在轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣，與系泊纜通過(guò)單向接頭相連，系泊纜另一端固定在船上。
圖4 系泊系統(tǒng)示意圖
錨泊系統(tǒng)包括止鏈器、錨鏈、錨樁。通常浮體結(jié)構(gòu)通過(guò)均勻布置的6 ~ 8根錨鏈固定。
系泊纜及錨鏈設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮以下內(nèi)容：
布置與選型，通常根據(jù)水深選擇錨鏈形式，根據(jù)油輪噸級(jí)設(shè)計(jì)系泊纜參數(shù)
采用耦合分析方法（考慮錨鏈、浮筒和船舶的相互作用）對(duì)強(qiáng)度及疲勞進(jìn)行校核，目前常用的系泊分析軟件包括Araine，Aqwa，Moses，Orcaflex和Sesam等
（4）防腐
防腐設(shè)計(jì)主要包括涂裝和陰極保護(hù)：
根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的腐蝕程度劃分區(qū)域進(jìn)行涂裝工藝設(shè)計(jì)
在水面以下的浮筒結(jié)構(gòu)上通過(guò)栓接型式安裝犧牲陽(yáng)極，以便于保護(hù)水下結(jié)構(gòu)和定期更換
腐蝕裕量的計(jì)算通常依照ABS相關(guān)規(guī)范
3 單點(diǎn)系泊系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
（1）建造周期短，投資成本低
長(zhǎng)距離海上油氣集輸作業(yè)以油輪運(yùn)輸為主，建造用于油輪裝卸的深水固定式碼頭通常需要較高的投資成本和長(zhǎng)建造周期。而單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的投資費(fèi)用相對(duì)較低，通常為同等作業(yè)能力固定設(shè)施的30% ~ 50%。
展開(kāi) 學(xué)術(shù)論文|面向深遠(yuǎn)海的新型海上風(fēng)力機(jī)浮式平臺(tái)水動(dòng)力性能研究
3）海上風(fēng)力機(jī)浮式平臺(tái)水動(dòng)力性能研究共性結(jié)論表明，上述3種浮式平臺(tái)所受一階波浪力與力矩大小均主要取決于平臺(tái)各向的投影面積，應(yīng)在設(shè)計(jì)與施工時(shí)盡量保證波浪與浮式平臺(tái)正向平行，以避免產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)向波浪力；多立柱式平臺(tái)垂蕩附加質(zhì)量明顯大于單柱式平臺(tái)，縱搖與橫搖附加質(zhì)量與平臺(tái)重心高度有關(guān)；多浮體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜使得各向輻射阻尼明顯大于單柱式平臺(tái)，且在波頻范圍內(nèi)更加明顯。
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工作地點(diǎn)：杭州、溫州、無(wú)錫
漂浮式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)高級(jí)/主任工程師
工作職責(zé)：
1、負(fù)責(zé)參與公司漂浮式基礎(chǔ)的方案制定，以及與外部單位的工作溝通，方案評(píng)審等工作；
2、負(fù)責(zé)公司自研浮式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)主尺度規(guī)劃scantling屈服、屈曲、疲勞分析圖紙繪制工作；
3、負(fù)責(zé)浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的船級(jí)社送審工作。
任職資格：
1、具備漂浮式基礎(chǔ)浮體主尺度規(guī)劃(scantling)、浮體總體局部結(jié)構(gòu)屈服、屈曲疲勞分析的能力；
2、參與過(guò)兩個(gè)以上大型海工浮浮體項(xiàng)目。
海上樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與仿真研究工程師
工作職責(zé)：
1. 海上風(fēng)電大直徑單樁基礎(chǔ)研究與設(shè)計(jì)；
2. 吸力筒基礎(chǔ)、漂浮式基礎(chǔ)的樁錨研究與設(shè)計(jì)；
3. 對(duì)陸上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有創(chuàng)新構(gòu)思和研究能力；
4. 樁-土相互作用研究和分析，包括仿真計(jì)算和試驗(yàn)。
任職資格：
1、博士學(xué)歷優(yōu)先，土木工程、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、工程力學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)；
2、負(fù)責(zé)過(guò)海上風(fēng)電項(xiàng)目大直徑單樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，或大型港口工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)背景；
3、具有工程項(xiàng)目地質(zhì)分析經(jīng)驗(yàn)和巖土工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)，對(duì)大直徑樁土作用修正、土壤阻尼、循環(huán)荷載下地基軟化、土塞效應(yīng)等復(fù)雜樁土耦合作用有深入認(rèn)識(shí)；
4、掌握設(shè)計(jì)及分析計(jì)算軟件，如：ABAQUS，ANSYS、Midas GT、SACS等。具備3年及以上海上風(fēng)電、巖土工程和樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)或技術(shù)研究經(jīng)驗(yàn)。
簡(jiǎn)歷投遞：hr@jishulink.com
或掃碼聯(lián)系：王女士
展開(kāi) 自升式海洋平臺(tái)拖航阻力計(jì)算分析
目前比較通用的水動(dòng)力學(xué)軟件有CFD和AQWA,為目前應(yīng)用廣泛的海上浮體和浮式結(jié)構(gòu)操作模擬軟件， 不僅可以很好地計(jì)算浮體的穩(wěn)性和水動(dòng)力特性， 還可以對(duì)浮體的系泊、下水、吊裝和扶正等工況進(jìn)行計(jì)算分析[3].CFD軟件可以計(jì)算靜水中和波浪中的阻力載荷，計(jì)算耗費(fèi)資源多、周期長(zhǎng)，但是計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確.AQWA軟件是ANSYS的一個(gè)水動(dòng)力模塊，只能計(jì)算波浪中的阻力，相對(duì)CFD而言，計(jì)算速度快、效率高，計(jì)算結(jié)果也相對(duì)準(zhǔn)確.
數(shù)模分析計(jì)算波浪阻力是一個(gè)基于勢(shì)流理論的平均漂移力，作為拖船選取的理論依據(jù)是可行的，但瞬時(shí)的波浪力有可能很大，要注意一些異常波浪對(duì)船和平臺(tái)的破壞，并特別注意自振周期.
2.1 CFD數(shù)值計(jì)算模型
計(jì)算步驟如下：
(1) 平臺(tái)模型按照縮尺比1∶1繪制，忽略物理模型主甲板以上組件，忽略平臺(tái)艏部、尾部存在的三樁腿開(kāi)口，如圖2所示.
(2) 計(jì)算域長(zhǎng)330 m、寬300 m、高50 m, 如圖3所示.
(3) 網(wǎng)格選用切割體網(wǎng)格單元，平臺(tái)濕表面選用面加密，平臺(tái)周?chē)鲌?chǎng)采用雙層加密，并針對(duì)水體自由表面(根據(jù)不同波浪，加密范圍略有不同)和淺水水底進(jìn)行單獨(dú)加密，網(wǎng)格總數(shù)約為316×104/485×104,如圖4所示.
(4) 湍流模型為k-ε RANS模型.
(5) 時(shí)間步長(zhǎng)為10 ms, 內(nèi)部迭代數(shù)為5.
表6所示為CFD計(jì)算結(jié)果.
圖2 數(shù)值計(jì)算模型-平臺(tái)模型
圖3 數(shù)值計(jì)算模型-計(jì)算域
圖4 CFD數(shù)值計(jì)算模型-網(wǎng)格
表6 CFD計(jì)算平臺(tái)在靜水和波浪中的總阻力結(jié)果統(tǒng)計(jì)值
2.2 勢(shì)流數(shù)值計(jì)算模型
圖5～7所示為勢(shì)流計(jì)算的模型、流體域和網(wǎng)格.
展開(kāi) 