[发明专利]半潜式钻井平台管子处理装备抓管机多体动力学仿真方法

说明书

半潜式钻井平台管子处理装备抓管机多体动力学仿真方法，包括以下步骤，步骤一：在三维设计软件建立三维实体模型；步骤二：将三维实体模型导入到ADAMS软件中；步骤三：在ADAMS软件中建立多刚体动力学仿真模型；步骤四：在ADAMS软件中建立多柔体动力学仿真模型；步骤五：风载荷加载；步骤六：进行多刚体、柔体动力学仿真并获取相应的输出数据与曲线；本发明对深水半潜式钻井平台在风浪作用下管子处理装备抓管机工作时的动态特性进行仿真，可以提高分析、计算精度，为抓管机的设计、优化提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及海洋石油装备技术领域，特别涉及一种半潜式钻井平台管子处理装备抓管机多体动力学仿真方法。

背景技术

半潜式钻井平台在钻井作业时采用升沉补偿装置、减摇设施和动力定位系统等多种措施来保持平台在海面上的位置，方可进行钻井作业，但是平台在风浪作用下仍将产生横摇，垂荡，横荡等运动。抓管机是平台上作业的大型管子处理装备之一，用于完成将平台堆场上的钻杆、套管等管柱抓吊起后放置在动力猫道上，再由后续的排管机等装备实现自动化钻井作业。管子处理装备抓管机在工作时承受的载荷大，载荷复杂，设计时在保证强度条件下，还应考虑其轻量化。传统基于经验的静强度设计不能准确掌握装备在运行过程中的动态特性，再考虑风浪影响下平台基础的运动，对装备进行精确多体动力学分析难度更大，增加了装备的设计难度。

发明内容

为了克服管子处理装备的设计难点，避免所设计的装备在工作时产生强度不足而破坏等重大事故，本发明的目的在于提供一种半潜式钻井平台管子处理装备抓管机多体动力学仿真方法，具有动态仿真精度高，简便快捷的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

半潜式钻井平台管子处理装备抓管机多体动力学仿真方法，包括以下步骤：

步骤一：用三维设计软件建立三维实体模型；

步骤二：将三维实体模型导入到ADAMS软件中；

步骤三：在ADAMS软件中建立多刚体动力学仿真模型，添加相邻构件之间的运动副约束和驱动约束，根据实际驱动类型、位置需求，在相应的运动副上添加驱动约束，并根据实际工作参数设置各驱动约束的运动函数；

步骤四：在ADAMS软件中建立多柔体动力学仿真模型；

步骤五：风载荷加载；

步骤六：进行多刚体、柔体动力学仿真并获取相应的输出数据与曲线；通过ADAMS后处理模块，获取相应的输出数据与曲线，为对比多刚体与多柔体仿真模型，在多柔体模型动力学仿真之后，将各柔体构件进行失效，恢复原来位置的刚体构件，对多刚体构件进行仿真，进行多柔体和多刚体模型仿真的分析比较。

所述的步骤二具体为：

将三维实体模型导入到ADAMS软件中，设置好量纲，调整模型的位置、角度，给各个构件设置名称、材料参数，外观颜色；建立能够模拟半潜式钻井平台在海浪作用下产生运动的模拟平台，在惯性坐标系中，在风浪影响下，深水半潜式钻井平台能发生的运动包括绕x，y，z三个坐标轴的横摇、首摇、纵摇的转动自由度和沿x，y，z三个坐标轴纵荡、垂荡、横荡的平移自由度，以及几种运动的组合；为了模拟这几种运动，分别在平台底部建立运动构件与运动副，用于模拟在海浪影响下平台的响应，由于首摇运动较小，影响很少，不做此运动模拟，方法如下：

在纵摇基座1和横摇构件2之间建立了纵摇转动副13,并且在该转动副上建立转动驱动，设定运动函数，用于模拟在海浪作用下平台的横摇；

在横摇构件2和垂荡构件3之间建立了横摇转动副14,并且在该转动副上建立转动驱动，设定运动函数，用于模拟在海浪作用下平台的纵摇；

在垂荡构件3和纵荡横荡构件4之间建立了垂荡移动副10，并且在该上建立移动驱动，设定运动函数，用于模拟在海浪作用下平台的垂荡运动；