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半潛式平臺具有造價高、結構復雜、承受多種載荷作用等特點，從設計角度應做到經濟性與可靠性最大限度地統一。由于設計經驗較少，要達到這些要求，必須采用快速穩定的方法對初期設計的結構進行快速、穩定的評估，以期獲得最優的結構形式。本研究依據公司在建的半潛式平臺項目采用SACS軟件進行有限元分析。被模擬的半潛式平臺的主尺度為：縱向長度為123.75m，橫向寬度為81m，型深為39m，工作吃水為20m，在浮體之間沒有橫向撐桿。SACS軟件是美國EDI公司開發的有限元軟件，是當今海事結構設計分析中應用最廣泛的一種CAE軟件系統。該系統包含多個互相兼容的分析程序，適用于各類海事結構分析。
根據半潛式海洋平臺結構特點，采用空間剛架結構建立整體模型。下船體采用單一梁結構模擬浮筒和立柱，上船體采用梁系剛架結構模擬甲板模塊，體現了浮體、立柱和甲板模塊的主要結構，以及連接處的剛性過渡，如圖所示。基于主結構圖紙，根據浮體和立柱結構特點，以單一梁表示，并以其幾何中心軸位置作為3D梁系模型中相應結構的建模位置，結構的剖面屬性根據結構剖面的變化而作調整，甲板模塊則根據縱橫艙壁的分布，在SACS中建立幾何模型框架體系，并計算甲板梁所代表的實際結構的剖面屬性，連接處主要采用剛度較大的梁系來模擬力系的傳遞，體現結構整體剛度，如圖所示。三維鋼架梁的質量，主要包括結構質量和壓載質量，而結構質量又包含大型設備質量和均布結構質量。以體現重量重心的附加質量的方式來模擬，如圖所示。
載荷分為靜水力載荷和水動力載荷，包括結構的自重、浮力、慣性力和波浪力等。邊界條件是采用限制剛體位移的方式，施加在模型立柱的濕表面位置。空間剛架模型是用SACS軟件進行計算的，板梁組合模型用ABAQUS軟件計算。兩種計算結果的對比列于表。對比的剖面載荷為水動力載荷下的最大水平分離力和最大水平分離彎矩，其中對比采用的位移為最大分離力下的下浮體上y方向位移，且板梁模型的位移己做均值處理。計算結果顯示：在基礎設計階段，采用空間剛架模型進行整體強度分析，可以對整體結構力系分布進行快速評估，其計算結果與整體板梁組合模型的分析結果較為接近。因此，它可以為基礎設計初期階段的結構提供快速評估和優化的依據。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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