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Abaqus 在海洋工程中應(yīng)用
海洋工程領(lǐng)域是Abaqus應(yīng)用的重要方面,在此領(lǐng)域Abaqus有著優(yōu)秀的解決復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)問題的經(jīng)驗(yàn),美國(guó)船級(jí)社(ABS),中國(guó)船級(jí)社等多個(gè)國(guó)家的船級(jí)社以及海洋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公司采用Abaqus作為主要分析軟件。
1、海洋平臺(tái)的安全分析
“南海五號(hào)”是由挪威設(shè)計(jì)的“Pacesetter”型半潛式鉆井平臺(tái),設(shè)計(jì)壽命為20年。采用設(shè)計(jì)波方法和三位線性水動(dòng)力理論并自行開發(fā)軟件對(duì)波浪載荷進(jìn)行計(jì)算。有限元模型前處理通過PATRAN軟件完成,后處理通過Abaqus軟件完成。模型共有150320個(gè)節(jié)點(diǎn)、273065個(gè)單元,對(duì)平臺(tái)在自存、作業(yè)、拖航狀態(tài)下的22個(gè)工況按DNV規(guī)范進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)估與評(píng)價(jià)。
“渤海8號(hào)”海上自升式鉆井平臺(tái)始建于1980年,最大工作水深76.2m。多年海上作業(yè)導(dǎo)致該平臺(tái)腐蝕、裂紋問題嚴(yán)重,本項(xiàng)目主要是根據(jù)平臺(tái)的檢測(cè)結(jié)果和平臺(tái)的實(shí)際使用要求和狀況,對(duì)平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析,對(duì)無損探傷發(fā)現(xiàn)的裂紋進(jìn)行工程臨界評(píng)估,以確定平臺(tái)現(xiàn)在的實(shí)際狀況是否滿足安全作業(yè)的要求。采用Abaqus軟件對(duì)平臺(tái)在預(yù)壓、自存、作業(yè)下的24種工況進(jìn)行了極限強(qiáng)度分析、對(duì)疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
2、柔性復(fù)合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析
水下建筑物和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算分析,主要集中于柔性,復(fù)合體大尺度的流動(dòng)結(jié)構(gòu)波能轉(zhuǎn)換,水產(chǎn)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu),海上油氣田等。
3、海上結(jié)構(gòu)在流冰荷載下的反應(yīng)分析
在有結(jié)冰的海域建造海洋工程結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)考慮冰對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。冰荷載的主要作用形式有:
①巨大的冰原包圍結(jié)構(gòu)、整個(gè)海面處于冰覆蓋狀態(tài)。在潮流和風(fēng)作用下的大面積冰原呈整體移動(dòng)擠壓結(jié)構(gòu)。若結(jié)構(gòu)強(qiáng)度足夠,則冰原將被切入或破斷而移動(dòng),荷載呈周期性變化,結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)。
②自由漂流的冰對(duì)結(jié)構(gòu)的沖擊力。
③由于氣溫驟變引起整體冰蓋層對(duì)結(jié)構(gòu)的擠壓力。
④凍結(jié)的冰蓋層因水位變化而產(chǎn)生對(duì)結(jié)構(gòu)的上拔力或下曳力以及冰塊對(duì)結(jié)構(gòu)的擦力等。上述第一種作用對(duì)結(jié)構(gòu)具有更大的危險(xiǎn)性。
4、港口碼頭分析
港口碼頭由于地理?xiàng)l件復(fù)雜且可能需要承受水平?jīng)_擊力,通常結(jié)構(gòu)采用樁筏基礎(chǔ)且有部分水平受荷樁,樁土共同作用分析顯得尤為重要。
Abaqus
是功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件,其解決問題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。Abaqus軟件包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫(kù)。并擁有各種類型的材料模型庫(kù),可以模擬典型工程材料的性能,其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料,作為通用的模擬工具,
Abaqus軟件除了能解決大量結(jié)構(gòu)(應(yīng)力 /
位移)問題,還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題,例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析(流體滲透 /
應(yīng)力耦合分析)及壓電介質(zhì)分析。