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2026(02):1-7, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2026.02.20260201
摘要:
为研究不同水体计算模型对海上换流站平台动力特性和地震响应的影响,分别采用势流体模型和附加质量模型考虑换流站平台的流固耦合作用,使用Ansys软件对换流站平台进行动力特性和地震响应分析。结果表明:2种流固耦合模型对换流站自振频率的影响仅相差1%,但流固耦合模型与无水模型相比自振频率降低5%~7%,且换流站桩腿内域水与外域水对结构自振频率的影响程度接近,在进行结构地震响应分析时应同时考虑壳体式桩腿内域水与外域水的流固耦合作用;2种流固耦合模型所得的换流站地震响应结果接近,大多相差5%以内,但流固耦合模型的地震响应与无水模型地震响应最大相差近50%,在进行海上换流站平台地震响应分析时应考虑流固耦合作用。附加质量模型与势流体模型相比建模简单,计算时间减少约40%,适用于海上换流站平台抗震优化设计的大量计算分析。
2026(02):8-15, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2026.02.20260202
摘要:
为了评估海上可移动风电装备综合发电、耗电功率后的净功率输出,开展风机叶轮推力简化研究,确定了利用简化力代替叶轮推力计算耗电功率的可行性。在定点作业的情况下,分别采用不同发电量的风机在SIMA软件中建立时域耦合计算模型,基于风浪环境联合概率密度计算并统计全年净发电功率期望值,确定风力涡轮机最优净输出下的风机型号。对某特定浮式基础进行研究分析,最终得出12 MW风机的最优选型,并总结净发电功率期望随风机额定发电功率型号先增大后减小的特点。
2026(02):16-21, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2026.02.20260203
摘要:
针对螺栓失效工况下海上风机塔筒结构稳定性问题,采用Abaqus建立塔筒-法兰-螺栓数值模型,开展不同螺栓失效比例下塔筒、法兰和螺栓的受力特性数值模拟研究。结果表明:迎风面处的法兰和螺栓应力大于背风面;螺栓失效比例对迎风面螺栓和法兰的应力变化影响显著,但对背风面影响不大;塔筒的水平位移随螺栓失效比例上升而增加;螺栓、法兰和塔筒达到屈服应力所需的螺栓失效比例分别为10%、20%和20%,表明螺栓失效会引发法兰应力增大,最终导致塔筒结构失稳。研究成果可为海上风机塔筒设计和稳定性评价提供技术支持。
2026(02):22-27, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2026.02.20260204
摘要:
以大连庄河海上风电场为研究对象,对其水下噪声开展实地监测,并对所获数据进行系统分析与讨论。以 3.3 MW 单风机的水下噪声特性为重点,对该型号风机在不同深度、不同距离处的噪声数据进行监测与分析,并且对振动和声学数据进行比较。结果表明:海上风机具有低频、低能级特征,其噪声频率基本分布在 1 000.0 Hz 以下;对不同距离的监测显示,31.5~1 000.0 Hz 频段的声压级随距离增加呈阶梯式衰减;在31.5 Hz、63.0 Hz、315.0 Hz 处存在明显的频率峰值,且这些峰值与塔架振动频率具有强相关性,表明所测得的水下噪声可能源于塔架的机械振动。
2026(02):28-36, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2026.02.20260205
摘要:
为探究新型漂浮式风机在不同风、浪、流载荷下对一体化拖航作业过程中风机运动稳定性能的影响,基于数值仿真模拟,采用AQWA软件系统地模拟在不同风载荷(风速为0、10.7、21.4 m/s)、不同波浪载荷(有义波高为0、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5 m)、不同海流载荷(海流流速为0、0.25、0.50 m/s)工况下,风浪流复杂环境对新型漂浮式风机一体化拖航运动稳定性能的影响,并将一体化拖航作业过程中风机垂荡、横摇、纵摇时历统计参数及平均拖缆力大小作为主要性能指标。结果表明:在静水条件下,风载荷对漂浮式风机拖航阻力的影响较大,风速越大,拖缆力越大,平均横摇角和纵摇角越大;在相同风载荷和流载荷工况下,随着有义波高的增加,漂浮式风机拖航阻力增大,在拖航过程中漂浮式风机横摇角、纵摇角波动范围有所增大,当有义波高为5.5m时,横摇角最大幅值为1.883°,纵摇角最大幅值为5.814°;在相同风载荷和波浪载荷环境下,漂浮式风机拖航阻力随着海流流速的增加而增大,漂浮式风机纵摇角的幅值在±2.0°内波动。研究结果可为解决浮式风机拖航运输的安全问题提供参考,完善工程实践中拖航出发环境的选择。
2023(01):90-97, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2023.01.20230114
摘要:
在海上风电单桩基础设计中,为获得可用于工程实践的单桩累积转角简化计算方法,开展室内模型试验,分别获得台风循环载荷和长期小幅值循环载荷情形下计算单桩累积转角的经验公式。在此基础上进一步建立单桩累积转角简化计算方法,并以南海北部近海海域的工程实例为例,详细说明海上风机单桩基础累积转角的计算流程,根据该海域的风浪特征确定计算公式中与场地相关的参数取值,得到适用于该地区的单桩累积转角计算公式。
2023(01):70-76, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2023.01.20230111
摘要:
开展基于模糊故障树的水下生产系统可靠性分析。分析水下生产系统的工作原理和结构组成,自上而下建造故障树模型;采取上行法对系统进行定性分析确定最小割集;利用梯形模糊数对系统进行模糊定量分析,得出系统模糊失效概率和基本事件模糊重要度。通过分析结果可找出系统的薄弱环节,对其采取措施进行重点防御保护和定时监测维护,也可指导水下生产系统的优化改进。
2023(01):50-56, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2023.01.20230108
摘要:
以微小型水下机器人为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法开展机器人阻力的数值模拟,并将摩擦阻力因数Cf与第8届ITTC推荐值进行对比验证,提出一种无动力带桨水下机器人水动力参数CFD计算方法。利用此方法,基于航行力学基本原理,采用定常计算方法开展微小型水下机器人斜航、操舵直航试验数值模拟,采用全局网格运动方法开展回转拘束模型试验数值模拟,获取机器人位置导数、舵导数和旋转导数,并完成该机器人的操纵性能预报,为机器人的总体设计和控制参数的选取奠定基础。
2023(01):30-36, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2023.01.20230105
摘要:
针对海洋工程脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效,建立三维简化有限元模型进行螺旋缠绕结构的径向屈曲模拟分析。以我国某海域典型脐带缆为例,得到单倍螺距下单根铠装钢丝径向屈曲失效临界载荷。探究不同敏感参数对单根铠装钢丝临界屈曲载荷的影响,发现铠装钢丝螺旋角度、截面惯性矩、螺旋缠绕半径与临界载荷分别大致呈抛物线形、线性、负指数关系,该结论可为脐带缆铠装抗屈曲设计提供参考。同时发现,通过单根铠装钢丝临界载荷累加的方式可近似得到相应根数螺旋铠装钢丝的临界屈曲载荷,该载荷可作为求解真实脐带缆单层铠装径向临界屈曲载荷的保守估算值。
2023(01):1-8, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2023.01.20230101
摘要:
深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近,主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点,针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开计算研究。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法模拟平台横摇和垂荡自由衰减,并基于二次阻尼模型计算相应阻尼因数;基于势流理论计算平台响应幅值算子(Response Amplitude Operator,RAO)和固有周期,并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行分析评估。结果表明:深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均长于常见波浪周期;平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响,低频特性明显;垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大,垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好,适应南海海况,所得结果可为工程应用提供相关参考。
摘要:
针对超大型浮体辅助定位中水翼经历的往复来流工况,建立固定翼与差动翼耦合等效质量点的数值模型,采用STAR-CCM+开展水动力响应分析。设置5 s、10 s和15 s三种往复流周期,对比不同连接方式下水翼的作用力特征。结果表明,固定翼受力变化平稳,平均水平力较小;差动翼在达到限位角时会产生明显脉冲载荷,平均水平力显著高于固定翼,在三种工况下分别提高296.5%、343.1%和783.6%。两类水翼平均垂向力均接近于零。差动翼在往复流条件下表现出更优的水平作用效果和辅助定位潜力。
摘要:
为了解决浮式风电码头整装压载水调整与吊装工况难以匹配问题,保障码头整装作业的稳定、精准、高效实施,采用理论分析及数值模拟相结合的方法,探讨了A型、Y型主流结构形式浮体基础的码头整装全流程吊装阶段压载水调整情况,给出了基于吊装工序的压载水动态调整策略建议,解决了码头吊装方案下不同吊装阶段压载匹配的技术难题,结合“明阳天成号”16.6MW机组工程实例验证了方案可行性,研究结果表明,各吊装工况阶段压载水的精准调控是维持浮体水平度的关键,通过精准分级调控压载水量可有效规避浮体倾斜、晃动等安全隐患。
摘要:
以南海某深水导管架平台为研究对象,基于SACS软件建立了考虑非线性桩土相互作用的三维精细化有限元模型,开展了平台自振特性的参数敏感性分析。在合理确定参数变化范围的基础上,系统研究了上部组块质量、桩土约束条件、基础冲淤深度及海生物附着等因素对结构前六阶自振频率及振型的影响规律。针对影响较为显著的桩土约束因素,进一步细化分析了P-y曲线与T-z曲线单独变化及联合作用对一阶自振频率的影响。结果表明:上部组块质量对基频影响最为显著,并呈近似线性负相关;桩土约束条件对结构频率与振型均具有明显影响,且其作用呈非线性特征;基础冲淤深度的影响次之,海生物附着的影响相对较小;P-y与T-z曲线的联合变化对基频的影响大于单一曲线变化。研究结果可为深水导管架平台的模态分析、动力设计及疲劳安全评估提供参考。
摘要:
深水卡箍连接器作为水下油气生产系统的核心节点,其密封可靠性直接决定了系统的安全运行。针对深水卡箍连接器在带压急冷工况下的瞬态密封失效问题,建立了耦合Chaboche随动强化本构的三维实体热-机耦合有限元模型,系统揭示了热冲击诱发的密封性能劣化机理。研究表明:卡箍与法兰间的热扩散系数差异引发显著热滞后效应,致使径向变形产生非协调瞬态响应,导致密封界面出现接触脱离倾向,密封接触应力在冷却初期陡降,最大衰减幅度达59%。安定性评估显示,0.05 mm预紧过盈量可使结构进入弹性安定域,有效抑制棘轮塑性累积并维持密封有效性。参数化分析揭示:接触应力低谷随降温速率增大而加深,而传统外部保温方案在内冷外热的边界条件下反向加剧热变形错配。据此提出主动热控优化策略,可使瞬态最低接触压力维持在400 MPa以上,实现极端热-机耦合载荷下的安全裕度设计。
摘要:
柔性立管是海洋油气开采中关键运输装备,准确预测其骨架层湿压溃临界压力对其服役安全性评估具有重要意义。提出一种基于XGBoost预处理的符号回归蒸馏预测方法,用于建立内螺旋层间耦合作用下临界压力的显式预测模型。首先通过几何参数化有限元分析构建监督学习样本集,利用XGBoost学习几何参数与临界压力之间的复杂非线性映射关系。然而该模型不能直观显示各特征参数对临界压力的影响,因此引入符号回归算法构建临界压力显式公式。符号回归算法基于XGBoost扩充后的样本训练,最终构建出具有物理意义的显式公式,在原始样本上的平均绝对百分比误差为7.89%,与传统刚度等效法相比(误差为33.7%)精度大幅提高。相比直接符号回归方法(误差27.97%),基于XGBoost预处理的符号回归蒸馏方法预测精度更高且物理解释性更好,这说明两阶段预测方法有效解决了原始样本数量少,分布不均的痛点,为柔性立管临界压力预测提供新方案。
摘要:
针对深海漂浮式风电螺旋锚基础在复杂倾斜受拉工况下的承载机制问题,采用三维有限元方法,将螺旋锚片与螺旋杆轴直径比(D_h/D_c)作为核心几何控制变量,对砂土中大直径单片螺旋锚的不同倾角的抗拔行为进行探讨。结果表明:该直径比决定了系统从“侧阻主导”向“端阻主导”的破坏机制演变;当比值为1.2时,粗壮的螺旋杆轴发生刚体旋转,激发非对称的被动土体楔块,产生“倾斜增益”效应,在45°倾角下极限承载力提升达18%;相反,当比值为5.0时,细长螺旋杆轴发生柔性挠曲且应变集中于浅层,导致60°倾角下承载力出现高达28%的“倾斜衰减”。基于运动学响应与接触应力分布特征,针对承受30°~60°倾斜荷载的系泊基础,建议最优设计区间为1.2~1.5,以有效规避柔性破坏并最大化深层土体阻力。
摘要:
针对导管架在安装(入水、扶正)及长期服役过程中,外加电流阴极保护(ICCP)系统复合缆面临的剧烈水动力冲击及损伤失效风险,本文开展了水动力响应机制研究。通过建立导管架与复合缆的精细化数值模型,利用 Orcaflex 软件模拟了百年一遇极端海况及导管架下水扶正过程中的动态响应特性,并结合 Ansys 有限元分析探讨了打桩作业产生的脉冲振动对电缆系统及连接结构的冲击影响。研究结果表明:在 110KN预张力作用下,复合缆在极端海况下的最大位移及有效张力均处于安全阈值内;下水扶正过程中的位移满足安全裕量要求,未与导管架杆件发生碰撞;打桩引起的结构响应应力远小于材料许用应力,虽会导致电缆预张力因结构微形变产生约 10% 的损失,但整体系统稳定性良好。
摘要:
基于海上发射产生的高温高压尾流场对发射支持平台安全性以及稳定性的影响,本文深入探究海上发射平台在固体热发射的作用下所产生尾流场的冲击作用。首先建立双喷管火箭发射模型,应用ShearStressTransfer(SST) 湍流模型,对三维双喷管发动机的尾流场流场进行数值模拟,分析喷管距离甲板不同位置所产生的射流温度、压力以及速度的变化趋势,获得发射过程中尾流场流场温度、速度、压力随发射高度的变化规律。研究表明:随着喷管与甲板间距的增加,射流核心区的温度与压力峰值呈指数衰减趋势,发射平台甲板所要抵抗的最高压力以及温度出现在5m距离时,能量累积仍在继续,在20m时,压力影响范围最大,该研究结果为发射平台的防护设计提供了工程应用基础。
摘要:
摘要:基于海上风电场桩式导管架基础现场监测的多个完整年风机整机模态数据,对比分析了实测数据与施工图设计数据的差异性,开展风机整机模态计算中参数敏感性分析。结果表明:设计水位和海生物厚度对风机整机频率影响较小,结构腐蚀厚度和基础冲刷深度对风机整机频率影响较大。现场实测一阶整机频率小于施工图设计频率,海上风电场设计时应预留风机基础冲刷深度和结构腐蚀余量,并应做好基础防冲刷设计和结构防腐蚀设计。所做工作可为海上风电场桩式导管架基础风机整机模态设计优化提供经验。
摘要:
利用固化土对桩基冲刷坑进行流态固化土填平修复是一种新兴的冲刷防护技术。本研究采用计算流体力学方法,对两种典型串列间距比(L/D=2和L/D=4)布置下双桩在流态固化土泵送过程中的流动与扩散行为进行数值模拟,重点探讨不同泵送位置、泵送高度及泵送速度对冲刷修复效果的影响。研究表明:小间距串列双桩结构中,若将泵送点布置于沿水流方向前桩下游的尾流区,可显著提升流态固化土在冲刷坑内的留存效果;在相同水平泵送位置下,竖向泵管出口设置在距坑底一定距离的中下部区域可获得更高的留存率;在较高泵速条件(vm≥2.5 m/s)下,泵管出口越贴近坑底反而会降低留存率,而适当降低泵送速度则能够显著提高固化土的留存水平。在大间距串列双桩结构中前桩尾流对后桩的干扰减弱,但前桩下游尾流区仍为优选泵送位置,降低出口高程可提高留存率;后桩桩侧高流速区域随间距增大而留存降低。
摘要:
为提高浮式平台系泊系统多工况优化效率并增强方案在多方向海况下的稳定性,提出“DNN 代理模型—NSGA-III 多目标优化—鲁棒性评价”的一体化设计方法。以15 MW VolturnUS-S半潜式平台系泊系统为研究对象,采用拉丁超立方采样方法构建多工况响应数据库,通过将风向与浪向作为输入特征,训练DNN代理模型预测平台偏移量与系泊缆绳张力;利用NSGA-III算法对平台总偏移、缆绳最大张力与单根造价进行多目标优化,并采用 RS 与 PVI 评价折中解的跨工况综合性能与波动性。结果表明:代理模型测试集 R2>0.98;在满足 SF≥1.67约束前提下,优化方案单根造价平均下降约 26%,且 RS 提升 10%–40%、PVI 降低 5%–12%。全方向验证显示响应具有显著方向敏感性:顺向条件下偏移在约 90°方向更不利,反向条件下最大张力在约 180°方向出现峰值;Design 3全方向一致性更优,Design 7减载效果更突出。
摘要:
大型压载水舱式运动抑制附体的构型差异会显著影响深吃水圆筒型浮式核能平台的水动力响应。为给附体选型与优化设计提供依据,在总排水量、主体尺度、吃水及系泊构型一致条件下,对3类附体方案开展对比研究。采用混合数值方法,基于计算流体力学自由衰减计算确定等效线性阻尼,并结合势流水动力分析与耦合时域响应计算,比较平台水动力参数、运动响应与系泊张力。结果表明,附体可使平台纵荡、垂荡和纵摇固有周期分别提高16%以上、36%以上和18%以上,相应阻尼分别提高55%以上、91%以上和170%以上。极限海况下,最大位移、垂荡、动倾角和最大系缆张力分别降低24%以上、82%以上、65%以上和60%以上。圆台式在阻尼增大和响应幅值算子峰值降低方面更突出,柱靴式在延长固有周期以及减小垂荡和动倾角方面更有利。不同附体构型对应不同的运动改善特点,可为深吃水圆筒型浮式核能平台附体优化设计提供依据。
摘要:
针对海上风电场运行数据缺失率较高时插补误差放大、时空一致性难以保持的现实问题,提出了一种基于时空与特征关联的混合生成对抗插补网络(Hybrid Generative Adversarial Imputation Network,HyGAIN)。首先建立了时空耦合生成器(Spatio-Temporal Coupled Generator,ST-CG),综合考虑了风机间空间邻接关系与时间序列长时依赖特性,将图卷积网络与因果膨胀卷积通过跨模态注意力机制融合。在此基础上,提出了双通道判别器(Dual-Channel Discriminator,DCD),以解决传统判别器缺失模式感知不足的问题,并引入一致性正则强制观测位置零误差输出。接着,利用自适应谱归一化(Adaptive Spectral Normalization,ASN)与两阶段自适应优化框架(Two-Stage Adaptive Hyperparameter Optimization,TSAHO),实现了训练过程稳定收敛与运行期超参数热更新。实验结果表明,与主流的CSDI、STGNN、BRITS等方法相比,所提HyGAIN在50%整块缺失场景下,均方根误差较次优方法降低17.8%,平均绝对误差降低19.4%,皮尔逊相关系数提升至0.834,推理时间较扩散模型降低57%以上。该研究为海上风电场高缺失率数据插补提供了新思路,具备一定的工程推广价值。
摘要:
随着我国“双碳”目标的深入推进,海上风电作为清洁能源体系的重要组成部分,正迎来快速发展的重要机遇。然而,海上风电项目具有投资规模大、海洋环境复杂及运维条件受限等特点,在全生命周期中面临多维度且具有较强不确定性的风险。因此,构建科学、系统的风险评估与风险管控体系已成为保障海上风电项目经济性、安全性与可持续性的关键前提。本文针对当前海上风电项目常用的定性、半定量与定量风险评估方法进行了综述,重点分析各方法在适用阶段、数据依赖特征以及评价效果方面的差异。在此基础上,总结了现有风险评估研究在数据支撑不足、工程实践应用程度有限以及方法集成性不足等方面的主要问题。在此基础上,总结了现有风险评估研究在数据支撑不足、工程应用有限及方法集成性不足等方面的主要问题,以为海上风电项目全生命周期风险管理体系构建提供参考。
摘要:
针对500m级超深水导管架灌浆系统面临的管路长、高沿程阻力及能量衰减显著等技术挑战,本文以“海基二号”工程为背景,构建了“材料实验—数值模拟—设备优化”的一体化分析框架。通过流变学与力学性能实验,揭示了PII 42.5R与PII 52.5R水泥浆体在“高强-高粘”与“低强-易流”之间的性能权衡机制,确立了深水工况下的材料选型准则。其次,创新采用FLUENT-AFT Fathom联合建模方法,解决了多尺度管路流场模拟中计算效率与精度难以兼顾的难题,系统解析了非牛顿流体在复杂深水管网中的能量衰减规律。研究表明:管路形式对能耗具有决定性控制作用,而灌浆压力对流速与粘度表现出显著的正向敏感性,且对灌浆高度的变化不敏感。针对单泵在深水高阻工况下偏离高效区的问题,提出了双机串联协同作业的优化策略。本研究为深水导管架灌浆系统的精细化设计与高效施工提供了理论依据与技术支撑。
摘要:
为了验证已投运的海上风机导管架基础上集成柔性网箱系统的可行性,提出了海上风电导管架集成养殖网箱设计方案,利用数值模拟方法,开展了海上风电导管架基础集成养殖网箱的水动力分析研究,及导管架基础主体结构的安全性评估与复核工作。通过现场监测获取了测试数据,与有限元仿真结果进行了对比验证,结果表明,载荷具有足够的安全裕量,风机导管架基础与柔性网箱的集成方案较好的的技术可行性和工程应用价值,可为后续海上风电场与海洋牧场的融合发展提供参考。
张捷, 陈政武, 李健, 汪智峰, 陈娟, 龙小品, 孟志伟
摘要:
随着海洋油气开发向深水、超深水领域推进,1500米级水下生产系统在投产前需经历复杂的联合调试过程,其涉及多系统协同、多能量介质耦合及长距离远程控制,调试技术难度与风险复杂度显著提升。针对1500米级水下生产系统联合调试阶段,风险识别不系统、控制措施针对性不足的问题,本文以陵水25-1气田开发工程为背景,基于风险矩阵方法,对联合调试全过程中技术、环境、人员操作三类核心风险,进行系统识别与分级评估。在此基础上,构建了与风险等级相匹配的水下生产系统联合调试方案,明确了调试准备、功能验证、冗余切换及应急关断测试等关键风险控制点。工程应用结果表明,该风险导向型调试方法可有效降低高风险事件发生概率,提高1500米级水下生产系统联合调试的安全性、可靠性与可控性,对深水水下生产系统调试具有一定的工程参考价值。
摘要:
针对柔性生物附着对漂浮式风渔融合养殖平台水动力特性的影响问题,本文提出了一种考虑柔性生物附着效应的数值模拟方法,建立了“柔性生物附着—养殖平台—网衣系统”整体耦合模型,在纯流工况下分析了不同生物附着程度对平台运动响应、系泊缆张力以及网纲受力与变形特性的影响。结果表明,柔性生物附着显著增强平台纵荡响应和迎流系泊缆张力,且其影响随生物附着程度和来流速度的增加而加剧。相较于净网工况,柔性生物附着使养殖系统整体受力水平明显提高;在高流速条件下,网纲受力差异进一步放大,其变形沿水深方向呈现先增大后减小的分布特征。研究结果可为风渔融合养殖平台在生物附着条件下的水动力分析与结构安全设计提供参考。
摘要:
面向深远海风电制氢外输需求,海底输氢复合管在铺设安装与悬空跨越等拉伸工况下的失效机制尚不明确,制约了其结构优化设计与制造质量管控。为此,考虑增强层材料各向异性特征,建立包含内衬、阻隔及增强层等多层结构的有限元模型,并经足尺轴向拉伸试验验证,系统探究了纤维缠绕角度、层数及模量波动对管道轴向刚度与极限承载能力的影响。结果表明:模拟与试验结果吻合良好;因各层模量差异,阻隔层率先屈服制约着管道的弹性极限,增强层则主导极限承载能力;管道轴向刚度及承载力随缠绕角度和层数的增加显著提升;拉伸性能对纤维方向模量E1表现出线性正相关的高度敏感性,而横向模量E2的增益效果存在边际效应递减特征。
李明, 张应奎, 王丽艳, 尹崇山, 沈睿, 邓新龙, 张扬
摘要:
海洋资源的开发已逐步采用适用性更强的浮式平台,浮式平台常用锚固基础来系泊,鱼雷锚是一种新型动力安装锚,具有安装简单、周期短和经济成本低等优势,但仍存在承载力不足的缺陷,从而提出一种内含膨胀气囊的新型鱼雷锚,提高传统鱼雷锚的抗拔承载性能。基于先进的透明土模型试验技术开展了可膨胀鱼雷锚抗拔承载力测试,观察可膨胀鱼雷锚在土体中气囊膨胀和拉拔的全过程,初步证实了可膨胀鱼雷锚应用的可行性;之后采用Abaqus软件模拟试验模型,验证数值分析方法的可靠性,并针对气囊不同设置形式,分析砂土中可膨胀鱼雷锚基础在不同埋深下的竖向拉拔承载力,得出气囊包围锚体下半部分是最优的设置方式。
