申请/专利权人：中交天津港湾工程研究院有限公司;中交第一航务工程局有限公司;天津港湾工程质量检测中心有限公司

申请日：2023-12-21

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN117807829A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/02

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.19#实质审查的生效;2024.04.02#公开

摘要：本发明公开了一种平台式整平船半漂浮作业安全性分析方法，建立平台式整平船的载荷与水动力分析有限元模型，建立平台式整平船的承载能力分析有限元模型，将环境载荷施加在载荷与水动力分析有限元模型上，利用刚体运动方程求解得到平台式整平船在载荷作用下的运动响应，分析不同工况下平台总体运动响应、系缆张力及系缆刚度等指标；将平台式整平船自身的使用载荷以及环境载荷进行叠加，施加到平台式整平船承载能力分析有限元模型上，进行平台式整平船承载能力分析。该方法能够准确的计算平台式整平船在复杂环境载荷和使用载荷的耦合作用下，结构的变形情况及极限承载能力，从而评估平台式整平船半漂浮作业的安全性。

主权项：1.一种平台式整平船半漂浮作业安全性分析方法，其特征在于：平台式整平船的船体中央位置为月池，船体的四角位置设置有桩腿，桩腿与船体之间采用齿轮升降机构进行连接，通过齿轮升降机构能够控制桩腿升降，通过固桩架提供桩腿在水平方向的约束；所述平台式整平船半漂浮作业安全性分析方法，包括以下步骤：步骤1：设定初始环境输入条件，环境输入条件包括：风速、有效波高和流速等输入条件；步骤2：建立平台式整平船的载荷与水动力分析有限元模型整平船的桩腿看做细长柱体，采用莫里森单元，单位长度柱体的水平波浪力计算方程为： 其中，fD为水平拖曳力，CD为结构物的阻力系数，ρ为液体密度，ux为水质点的水平速度，A为单位长度柱体垂直于流动方向的投影面积，fI为水平惯性力，CM为惯性力系数，V0为单位高度的排水体积；平台式整平船的船体采用绕射单元建立，设定整平船吃水线，定义接受外部动水压力的湿表面；采用三维分布源法求得整平船船体的湿表面各点总的波浪场速度势后，利用线性伯努利方程求得船体湿表面每个网格形心处的动水压力；平台式整平船的净水刚度阻尼以静水刚度矩阵的形式在载荷与水动力分析有限元模型中定义；从步骤3的承载能力分析有限元模型中提取桩腿刚度数据，并添加到上述静水刚度矩阵中，模拟桩腿对船体运动的阻尼作用；根据平台式整平船施工作业实际情况，简化平台式整平船总重量，计算重心坐标，确定系泊系统布置方式，并在载荷与水动力分析有限元模型中分别定义；步骤3：建立平台式整平船的承载能力分析有限元模型步骤3.1：建立几何模型分别用梁单元和壳单元模拟整平船船体的梁板结构，桩腿使用梁单元模拟；步骤3.2：建立桩腿与船体连接固桩架内的齿轮升降机构，对桩腿提供垂向约束，在模型中定义第一虚拟单元模拟齿轮升降机构与桩腿的连接，释放第一虚拟单元的水平自由度；固桩架内上、下导向位置通过固定楔块对桩腿提供水平方向的约束，在模型中定义第二虚拟单元模拟齿轮升降机构与固桩架的连接，释放该第二虚拟单元的垂向自由度；步骤3.3：建立约束条件桩腿的桩端采用铰接约束，在模型中心点增加点状弹簧约束，用来模拟系泊系统对船体的约束作用；步骤3.4：确定使用载荷，使用载荷分为：固定载荷和可变载荷；步骤4：平台式整平船的环境载荷分析平台式整平船的环境载荷包括：波浪载荷、风载荷和海流载荷，均基于步骤2的载荷与水动力分析有限元模型进行计算得到；步骤5：平台式整平船的水动力响应分析将步骤4的环境载荷施加在步骤2的载荷与水动力分析有限元模型上，利用刚体运动方程求解得到平台式整平船在载荷作用下的运动响应，分析不同工况下平台总体运动响应、系缆张力及系缆刚度等指标；步骤6：平台式整平船承载能力分析将步骤3.4的平台式整平船自身的使用载荷以及步骤4的环境载荷进行叠加，施加到步骤3建立的平台式整平船承载能力分析有限元模型上，进行平台式整平船承载能力分析；步骤7：根据计算结果，选定最危险的作业工况，通过放大或缩小环境输入条件，重复第4、5、6步骤，直到找到平台式整平船的极限承载力对应的极限环境条件。

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