[发明专利]浮式Spar平台的扶正分析方法

权利要求书

1.一种浮式Spar平台的扶正分析方法，其包括以下步骤：

1)确定Spar平台的初始单元信息和参数：根据计算精度和划分原则，对Spar平台进行单元划分，将软舱划为一个单元，管桁架划为一个单元，硬舱根据单元长度划为若干个单元，得到基本单元信息和材料信息；根据结构尺寸和质量分布，确定初始吃水深度，得到单元初始位移；根据实际工程情况确定固定压载、加载时间、阻尼系数和附加质量的大小；

2)荷载计算和软舱单元质量的确定：根据荷载、位移及质量间的耦合关系，结合传统有限元的等效荷载原理，计算每一单元承受荷载；根据扶正过程中软舱压载的大小，确定软舱单元质量；

3)有限元迭代计算：将Spar平台的基本单元信息、材料信息以及计算所得的荷载导入向量式有限元平面弯曲梁模型，进行迭代计算，得到新的运动信息；

4)判断：若新的运动信息中结构转角已经为90°，且与2秒前的结构转角相差不到微小量ε，则扶正已完成，模拟结束；否则将新的运动信息导入步骤1)，重新进行计算；

5)输出运动信息：扶正结束时，将所记录的时域运动信息输出，时域运动信息包括位移时域，速度时域及加速度时域；

6)运动信息荷载转化：建立荷载导入方法，并根据该荷载导入方法将时域运动信息转化为荷载时域导入ANSYS结构分析模型中，然后对整个扶正过程进行强度分析。

2.如权利要求1所述的浮式Spar平台的扶正分析方法，其特征在于：每一单元承受荷载包括重力、阻尼力和静水压力：

重力：对于每一单元来说，重力为均布荷载，采用有限元的等效荷载原则将重力加到每个节点上；

阻尼力：将单元两端的节点质量乘以节点速度和阻尼系数，得到阻尼力；

静水压力：在扶正过程中，各单元上的静水压力随着单元位置的变化而变化，需建立压力与坐标的变换关系，因此对Spar平台任一单元i的下部截面圆心角进行积分得：

p1=ρgD·[|y(i,1)|+D/2·(1-4/π)-a/D·(|y(i,1)|+(D-a)/2·cosθ)]p2=ρgD·[|y(i,1)|+D/2·(1+1/π)-a/D·(|y(i,1)|+(D+a)/2·cosθ)]]]>

式中，p₁、p₂为线性压载端点下部截面处的静水压力；ρ为海水密度；g为重力加速度；D为舱体直径；y(i，1)为单元i左节点上坐标；a为采油槽宽度；θ为结构转角；

然后将p₁和p₂根据有限元的等效荷载原则换算得单元i上的静水压力的等效节点荷载。