摘 要

本文借助有限元软件ANSYS对南海某X型导管架平台进行结构分析。导管架平台作为一种近海结构，具有广泛的应用前景。导管架平台目前被广泛应用于近海的海洋工程中，对近海资源的探寻和开采起着重要的作用。本文利用有限元软件ANSYS建立导管架平台的仿真模型，根据导管架平台在实际环境中所受的各种载荷，在模型上施加不同的组合荷载，如风荷载，波浪荷载和海流荷载，计算分析模型的受力及位移情况，对导管架平台在近海处的安全性，稳定性提供一定指导性意义。

论文主要研究分析了导管架平台受到顶部设备重力，以及外部环境产生的风荷载，波浪荷载，海流荷载下以及这些荷载的组合下整体的受力情况。

全文分为5个章节，第一章是绪论，本章主要简单的介绍了导管架平台的结构特点和目前国内外的研究现状，并阐述了平台的研究内容和研究的意义。

第二章主要对导管架平台所受的3种基本环境载荷进行了介绍，即风荷载，波浪荷载以及海流荷载。介绍了各种荷载的计算方法。

第三章主要介绍导管架平台结构强度的校核，本章先介绍平台强度校核的步骤，在介绍平台如何系统性进行静力分析与强度校核。

第四章首先介绍了某现存X型导管架平台模型的具体结构，通过ANSYS软件建立相应的仿真模型。并将计算好的环境荷载施加在模型上求解，得出位移和应力图并进行分析。还计算了固有频率，得到了前五阶振型图。

第五章是总结与展望，总体概况本文研究内容并对导管架平台这一近海结构进行实际展望。

研究表明在多种复杂的组合荷载作用下，导管架平台基本上处于压弯或拉弯状态，一般结构有一定变形，但相对整体结构尺寸而言变形量较小，主体管架结构应力分布较为均匀，强度完全符合要求。应力值较大的地方一般在导管架桩腿上，但强度校核也符合规范。

本文特色层次清晰，结构紧凑；语音流畅，朴实，表达简明，准确；严格按照规范编写论文。本文的平台结构由我通过阅读各种文献结合实际设计出的结构，计算求解严格按照规范公式。真实性，可靠性强。

关键词：导管架平台；有限元软件；风荷载；波浪荷载；海流荷载；强度分析

Abstract

In this paper, the finite element software ANSYS on the South China Sea X-type jacket platform for structural analysis. As a kind of offshore structure, the jacket platform is widely used in offshore engineering, which plays an important role in the exploration and exploitation of offshore resources. In this paper, the finite element software ANSYS is used to build the simulation model of the jacket platform. According to the load of the jacket platform in the actual environment, different combined loads such as wind load, wave load and ocean current load are applied to the model. The force and displacement of the model provide some guiding significance for the safety and stability of the jacket platform in the offshore area

The paper mainly analyzes the stress of the jacket platform by the top equipment, as well as the wind load, the wave load, the current load and the combination of these loads under the external environment

The first chapter is the introduction, this chapter mainly introduces the structural characteristics of the jacket platform and the current research situation at home and abroad, and expounds the research content and research significance of the platform.

In the second chapter, the basic environmental loads of the jacket platform are introduced, namely wind load, wave load and ocean current load. [4] describes the calculation of various loads.

The third chapter mainly introduces the verification of the structural strength of the jacket platform. This chapter introduces the step of checking the platform strength, and how to systematically carry on the static analysis and the strength check in the platform.

The fourth chapter introduces the concrete structure of the existing X-type jacket platform model, and establishes the corresponding simulation model through ANSYS software. And the calculated environmental load is applied to the model to solve the displacement and stress map and analysis. Also calculated the natural frequency, obtained the first five-order mode diagram.

The fifth chapter is the summary and prospect, the overall situation of this study and the jacket platform for the offshore structure of the actual outlook.

The results show that under the action of a variety of complex combined loads, the jacket platform is basically in the state of bending or bending, the general structure has some deformation, but the deformation of the overall structure size is small, the main pipe structure stress distribution is Uniform, strength fully meet the requirements. Where the stress value is large is generally on the leg of the jacket, but the strength check is also in compliance.

This article features a clear level, compact structure; voice smooth, simple, simple and accurate expression; in strict accordance with the norms of writing papers. The platform structure of this paper is composed of the structure of the literature combined with the actual design, and the solution is strictly in accordance with the standard formula. Authenticity, reliability and strong.

Key Words:Jacket platform; finite element software; wind load; wave load; ocean current load; strength analysis.

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究的目的与意义 1

1.2 国内外概况与发展形势 2

1.3 研究内容 5

第2章 荷载计算与荷载组合 6

2.1 风荷载的相关计算 6

2.2 波浪荷载的相关计算 6

2.3 海流荷载的相关计算 7

2.4 荷载组合 7

第3章 导管架平台强度校核 9

3.1导管架平台结构强度检测方法 9

3.2 荷载的不同组合与计算 9

3.3 导管架平台结构静力响应分析 9

3.4 导管架平台结构强度检测 10

第4章 对现有某X型平台的相关介绍及分析 11

4.1 平台相关简介 11

4.2 计算环境条件 12

4.3 模型设计步骤和ANSYS软件相关操作 12

4.4 平台整体静力分析 28

第5章 总结与展望 38

参考文献 40

致谢 42

1. 绪论

1.1 研究的目的与意义

中国是一个历史悠久的文明大国，人口数高达13亿，这庞大的人口数量产生了一种负面效应，就是人均所拥有的资源极度短缺。例如，石油，天然气，贵重金属等主要资源的储藏量远远达不到我们的满足要求。

当我们认真分析当前世界的油气资源现状时，我们就可以清楚的认识到这些资源目前是多么的匮乏。但这些资源确实是工业生产的粮食，在资源日渐消耗的形势下，我们就知道深海资源是多么的可贵。深海资源的数量是未知的，是可以开采的。在这形势下，海洋平台技术就应运而生。其中导管架平台这一近海结构就是一种突出的海洋平台，它对于近海资源的开采具有重大意义。它也已经成为国际上一个研究的热点。世界各国不断想设计出新的结构，想让这个平台更加安全稳定，使用寿命更长，工作环境可以继续想深海迈进。所以对于它的研究有重大意义。我们要不断突破技术上的困难。才能让导管架平台的设计技术有更大进步。

在对近海资源的探寻和开采过程中，导管架平台起着至关重要的作用。这是工作人员生活和工作的平台。有了这样一个安全的平台，才能保证海洋资源的合理开发。在对导管架平台的设计中，其整体的静力分析是关键问题。在科研人员的不断创新和技术人员的辛苦工作下，我国对于导管架平台这一结构的设计思路，构造和应用保护维修方面下有了重大突破。随着计算机技术的发展，采用有限元软件对导管架平台进行分析，成为一种应用广泛的先进方法^【1】。在许多有限元软件中，ANSYS软件是一种应用广泛且有效的有限元软件。用ANSYS软件对导管架平台进行分析既方便也实用，由于它的优点明显，所以它在未来工作中具有很大的应用前景。ANSYS软件是一种可以很好的进行导管架平台的模型设计，结构分析的有限元软件，所以越来越多人更喜欢用它来对导管架平台进行设计和分析。目前，各大高校、大造船厂、各大海洋石油公司纷纷购买了ANSYS商业版，ANSYS在海洋工程作业中的应用越来越广泛。

导管架平台这一近海结构物是工作人员工作生活的地方，也是开采近海资源的一线环境，所以保证平台整体的强度和稳定性是至关重要的。水套平台长期存在于海洋上，常年工作条件恶劣。它被风和浪侵蚀了很长时间。所以对这些环境组合荷载下·平台的静力分析与校核有着重大意义。在对实际建造，安装，使用以及维修方面有很大的意义。