《OrcaFlex软件操作指引说课材料5447》由会员分享，可在线阅读，更多相关《OrcaFlex软件操作指引说课材料5447（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 精品文档 OrcaFlex 软件操作指南 按照客户要求，本报告以钢悬链立管（SCR）为例，从 SCR 总体强度分析、运动疲劳分析和安装分析三个方面给出了 OrcaFlex 软件的主要操作指南，现分别叙述如下。 1 总体强度分析 在 OrcaFlex 主界面里，由上到下依次是菜单栏、工具栏和模型显示窗口。 按住 Ctrl+鼠标左键可以进行模型的旋转，按住 Ctrl+鼠标中键可以进行模型放大和缩小，按住 Ctrl+T 可以正视整个模型，按住 Ctrl+P 可以俯视整个模型。 1.1 模型树的调用 双击打开 OrcaFlex 软件，点击工具栏中的模型浏览器按钮（Model Browser） ，显示
2、模型树。 精品文档 精品文档 环境参数设置 1.2 按钮打开环境参数设置界面。双击 Environment Sea 1.2.1 雷诺数计算方海水温度，由上到下可依次设置海平面位置，运动粘性系数法，具体如下面表格所示。 水平面位置（m） 运动粘性系数2 ）m/s（ o 海水温度（T） 雷诺数计算方法 0 1.2E-6 15 沿横流方向计算 其中海平面位置数值是相对于总体坐标系而言； 温度为摄氏温度， 它的大小直接影响到运动粘性系数。 而雷诺数的计算方法， 主要取决于流速和结构特征长度的计算。软件中三种方法雷诺数最终的计算公式分别为 Re = |Vr|D/，Re crossnom= |Vr|Dco
3、s()/，Re = |Vr|D/cos()，其中 Vr 径向速度。 OrcaFlex calculates flowReynolds number in order to calculate drag and lift coefficients 1.2.2 Sea Density 设置海水密度，可以是变化的，也可以是恒定不变的。如该海域的海水密度为1025Kg/m3，具体如下图所示。 精品文档 精品文档 1.2.3 Sea Bed 设置海底形状，海水的深度、斜度以及海底土壤的刚度系数，其中海底斜度和海底方向都是相对于总体坐标系而言，具体参数应在立管总体设计参数中给出。具体如下面表格和图表所示。
4、 海底形状 海水深度 海底方向 海底斜度 海底刚度 海底土壤模型类型 ） 平坦 （Flat 1800m 98.3deg 4.04deg 1350KN/m/m2 线性 1.2.4 Waves 设置波浪的参数，主要包括波浪方向、波高、周期、起始时间，波浪类型等，其中波浪方向是相对于总体坐标系而言， 波浪类型的选取取决于分析类型和实际海况，波高和周期根据海况资料给出，具体参数设置如下面表格和图所示。 波浪方向 波高 周期 起始时间 波浪类型 270deg 9m 11.8s 0 Stokes5th 精品文档 精品文档 Current 1.2.5 海面的流速，内插值式还是剖面式；设置海流参数，主要包括海
5、流计算方法，大小其中海流方向也是相对于总体坐标系，来流方向，各个水深处的海流大小。 来源于海况资料，具体参数设置如下面表格和图所示。 m/s 表面流速（） 1 deg）海流方向（ 270 流速 (m) 水深 ）m/s 数值（ 0 0.98 100 0.87 350 0.78 500 0.49 1000 0.38 1750 0.42 1800 0 精品文档 精品文档 Wind 1.2.6 设置风载荷作用位置，风速大小和方向，初步设计中可以不考虑风载荷。 有限元模型创建 1.3 浮体模型创建 1.3.1 ，在主界面中一点，建立初步浮体）Vessel 点击工具栏中的浮体按钮（New ）中出现了相应的
6、浮体参数。右键 Model 模型。此时将会发现模型树（Browser点击可以进行复制、粘贴、重命名等操作；左键双击可以打开参数设置截面。下 面对关键部分进行介绍，没有论述的部分采取默认设置即可。 精品文档 精品文档 Vessel Type 按钮打开浮体类型参数设置截面 1.3.1.1 双击 Structure ） （1 具体如下面表格和图所示。设置顶部浮体的长度、质量、惯性矩和重心位置， m 船长（） te 质量（） 2） te m 惯性矩（ ）重心（m 88 10000 7e6 7e6， ，5e5 0,0,27.1 Displacement RAOs ） （2 将计算好的顶部浮体各个浪向六个
7、自由度的运动响应根据水动力计算结果， ）按照顺序依次填写到对应的栏目中， 也可以事先按照指定格式编 RAO 数据 （ 精品文档 精品文档 好输入文件，通过 import RAOs 按钮直接导入，并且可以通过 Check RAOs 按钮检验输入是否正确。下面以 0deg 浪向时的 RAOs 为例，给出了具体参数设置，如下面表格和图所示，其它浪向（0deg-337.5deg，每隔 22.5deg 一个）RAOs 和0deg 的类似。 这些参数对于立管设计部门来说， 应该由浮体分析部门事先给出。 自由度 自 浪 周期向 纵荡surge） （由 横荡（sway） 垂荡（heave） 横摇） （roll
8、 纵摇（pitch） 艏摇（yaw） 幅值 相位角 幅值 相位角 幅 值 相位角 幅值 相位角 幅值 相位角 幅值 相位角 3 0.00697 -114 5.86E-15 85 1.40E-05 -3 3.5 0.00976 5 4.70E-12 8 2.50E-05 -110 4 0.0117 129 7.31E-11 130 0.000618 171 4.5 0.0283 -93 6.60E-10 100 0.0041 12 5 0.0395 -97 2.47E-09 -73 0.0034 11 5.25 0.0309 -105 1.07E-08 -78 0.00277 -65 5.5 0
9、.00761 -150 2.77E-08 -41 0.00307 161 5.75 0.0259 84 5.06E-08 -35 0.0165 167 6 0.0714 66 4.15E-08 -55 0.0299 179 6.25 0.128 67 6.17E-08 -85 0.0379 -170 6.5 0.175 70 9.15E-08 -96 0.038 -160 6.75 0.211 72 3.93E-08 -99 0.0311 -155 7 0.235 74 1.62E-07 92 0.0211 -155 7.25 0.246 76 4.88E-07 100 0.0112 -163
10、 7.5 0.243 78 8.31E-07 109 0.00319 159 8 0.208 81 1.31E-06 131 0.0149 7 8.5 0.147 83 1.00E-06 166 0.0417 -14 9 0.0698 86 3.98E-07 -137 0.0832 -22 9.5 0.0152 -84 9.99E-07 114 0.139 -25 10 0.096 -86 3.79E-06 132 0.208 -25 10.5 0.168 -86 5.79E-06 146 0.283 -22 11 0.232 -86 6.73E-06 157 0.356 -18 11.5 0
11、.291 -87 6.84E-06 166 0.418 -14 12 0.345 -87 6.48E-06 173 0.468 -11 精品文档 精品文档 12.5 0.395 -88 5.92E-06 178 0.505 -8 13 0.441 -88 5.33E-06 -179 0.533 -5 13.5 0.483 -88 4.76E-06 -178 0.554 -4 14 0.523 -89 4.21E-06 -178 0.571 -3 14.5 0.559 -89 3.71E-06 -179 0.585 -2 15 0.592 -89 3.24E-06 180 0.596 -1 16
12、 0.652 -89 2.41E-06 175 0.612 -1 17 0.704 -89 2.24E-06 170 0.62 0 18 0.749 -90 2.10E-06 162 0.617 0 19 0.79 -90 1.98E-06 153 0.6 -1 20 0.827 -90 1.90E-06 141 0.552 -2 20.5 0.844 -90 1.90E-06 134 0.505 -4 21 0.861 -90 2.02E-06 128 0.428 -9 21.5 0.877 -90 2.61E-06 127 0.35 -34 21.75 0.885 -90 3.27E-06
13、 133 0.429 -57 22 0.893 -90 3.95E-06 148 0.686 -66 22.25 0.901 -89 3.81E-06 169 1.03 -58 22.5 0.907 -89 2.37E-06 -167 1.33 -43 22.75 0.914 -90 5.18E-07 -148 1.47 -28 23 0.921 -90 5.78E-07 57 1.45 -16 23.5 0.937 -90 9.84E-07 64 1.27 -5 24 0.952 -90 1.15E-06 56 1.14 -2 24.5 0.967 -90 6.81E-07 42 1.07
14、0 25 0.981 -90 1.35E-10 122 1.03 0 Wave Drift 和 3（）Load RAOsDisplacement 载荷响应数据内部参数设置和二阶慢漂数据设置类似于 ，具体参数设置如下图所示。RAOs 精品文档 精品文档 （4）水动力系数一般设置水动力系刚度、阻尼系数等。水动力系数主要包括附加质量系数、 数为定常的，不随频率而变化。具体参数设置如下面表格和图所示。 水动力系数 计算方法 静水力刚度 （Hydrostatic Stiffness） 附加质量 added Mass） （ 阻尼系数(Damping) 平衡位置(Equilibrium Position)
15、常量 如图所示 如图所示 如图所示 0,0,0 Drawing 5（） 精品文档 精品文档 通过设置不同点的坐标（Vertices 一栏）和相对位置以及不同点之间的连接顺序（Edges 一栏） ，可以勾勒出顶部浮体的基本轮廓形状（Preview） 。具体如下图和表所示。 点坐标（Vertices） 边界（Edges） NO. 坐标 起始点 终止点 1 34.59,33,41 1 2 2 -32.41,33,41 2 3 3 -33,41 -32.41， 3 4 23 -14,0 -43， 19 23 24 -14,0 ，45 20 24 1.3.1.2 双击 Vessel 按钮打开浮体参数设置
16、界面 （1）初始位置（Initial Position） 设定浮体的形心在总体坐标系中的初始位置，并控制浮体的偏移，包括三个 精品文档 精品文档 平动位移和三个转动角度，具体如下面表格和图所示。 位置与偏移 方位 -23 0,-90， 横倾 纵倾 艏向 0 0 0 （2）Calculation 确定浮体静态分析时的初始状态，如考虑自由度数、是否有运动速度等，总体强度分析一本采取默认设置。 1.3.2 管线模型的创建 点击工具栏中的 New Line 按钮，初步建立管线模型，此时模型树（Model Browser）中出现了相应的浮体参数。右键点击可以进行复制、粘贴、重命名等操作；左键双击可以打开
17、参数设置截面。下面对关键部分进行介绍，没有论述的部分采取默认设置即可。 精品文档 精品文档 Line Type 按钮打开管线类型参数设置截面 1.3.2.1 双击 Category 1） （通常都是选择一般设置管线的材料属性，是一般钢材还是各项均匀同性管， 钢材。 Geometry&Mass ） （2 设置管线的几何属性，主要包括管线的内外径、壁厚、单位长度的重量，具 体参数如下面表格格和图所示。 名称 外径（m） m）内径（ 单位长度质量（te/m） 柔性节点段 0.332 0.229 0.2 抑制装置段 VIV 0.330 0.229 0.168 裸管段 0.279 0.229 0.14
18、段 TDP 0.279 0.299 0.14 精品文档 精品文档 海底段 0.279 0.229 0.14 楔形应力节点 内部设置 0.229 - 防护装置段 0.332 0.229 0.171 Coating&Lining 3） （，3mm 防腐层的厚度、密度等参数。如防腐层的厚度为设定管线外部保温层、3 材料密度为 900kg/m。 Structure ） （4 设置管线的弯曲刚度、轴线刚度、扭转刚度、泊松比等，可以自己利用公式表计算，也可以利用软件自动进行计算。集体参数如下面表格和图所示，其中 示与前一栏中数值相同。 名称 弯曲刚度2 ） （KN m 轴向刚度）（KN 扭转刚度2 ）（K
19、N m 泊松比 柔性节点段 29.41e3 3.712e6 22.745e3 0.3 VIV 抑制装置段 29.41e3 3.712e6 22.745e3 0.3 裸管段 29.41e3 3.712e6 22.745e3 0.3 段 TDP 29.41e3 3.712e6 22.745e3 0.3 海底段 29.41e3 3.712e6 22.745e3 0.3 楔形应力节点 内部设置 内部设置 内部设置 0.3 防护装置段 29.41e3 3.712e6 22.745e3 0.3 精品文档 精品文档 5）管线水动力系数（一般这些系数都主要包括管线的拖曳力系数、升力系数和附加质量系数等，表示与
20、前一栏是根据经验或者实验给出，具体设置如下面表格和图所示，其中 中数值相同。 名称 拖曳力系数 升力系数 附加质量系数 柔性节点段 1 0 1 抑制装置段 VIV 2 1.2 2 裸管段 1 1 1 TDP 段 1 0.8 1 海底段 1 0.6 1 楔形应力节点 1 0 1 防护装置段 2 1.5 2 Contact 6） （可设置其与水动力外不考虑碰扰计算时，接触外径，如果管线没有浮力块， 表示接触外径与前面的水动力外径相同。径一样，其中 精品文档 精品文档 （7）Stress 应力外径，即管线应力计算的外径，如果管线有浮力块或者涂层等，此时应力外径与水动力外径将会不一样， 一般只考虑直接
21、承受力的刚性管的外径， 不包括防护层在内，因此整根管的应力外径全部相同。 （8）Friction 海底摩擦系数的确定，一般包括两个方向上的系数确定，即法向和轴向，具体参数设置如下面表格和图所示，其中表示与前一栏相同，具体参数由设计基础文件给出。 名称 法向摩擦系数 轴向摩擦系数 柔性节点段 0.5 0.5 VIV 抑制装置段 0.5 0.5 裸管段 0.5 0.5 TDP 段 2.51 2.13 海底段 2.51 2.13 楔形应力节点 0.5 0.5 防护装置段 0.5 0.5 精品文档 精品文档 1.3.2.2 双击 Line 按钮打开管线参数设置截面 （1）Connection 设定管线
22、两端的连接位置， 包括两个方面。 一方面是管线连接点相对于连接物体的空间坐标，此时的坐标系为被连接物体自身的坐标系，如连接船体，则坐标系为船体坐标系；连接海底（Anchored） ，则相对于海底坐标系。具体参数均是按照 SCR 设计方案给定。另一方面是管线两端的转角，主要用来控制管线两端的悬挂角。 软件里要求管线两端 z 轴的朝向要首端 （A 端） 指向管内， 末端 （B 端）指向管外。三个角度分别是相对于 z 轴、y 轴、z 轴旋转，顺时针旋转为正，逆时针旋转为负，而且要求依次进行，具体参数由设计文件给出，设置如下面表格和图所示。 连接位置 相对位置 方向 X Y Z 方位角 悬挂角 控制角
23、 半潜平台 A 端） （ 2 22.7 4 98.3 160 0 海底 B端） （ -333.63 2323.35 0 98.3 86 0 （2）Connection Stiffness 设定管线两端的边界条件，0 表示可以任意自由旋转，infinity 表示旋转刚度可以无限大，即刚性固定，表示与前面相同。 精品文档 精品文档 （3）Statics 静态分析方法，包括悬链线方法、样条曲线方法、快速迭代法等。对于躺在海底的管线一般都需要考虑海底摩擦，此时需要设置管线躺在海底时的方位角，如本项目中立管方位角为 277.87deg。 （4）Structure 可在此设定管线的长度，单元划分个数，而且
24、可以选择不同的管线类型，具体参数设置如下面表格和图所示。 名称 分段总长度 分段单元长度 分段数目 柔性节点段 3 0.5 6 防护装置段 120 5 24 VIV 抑制装置段 980 10 98 裸管段 1300 10 130 段 TDP 597 3 199 海底段 200 5 40 （5）Attachment 设置管线的附属装置，如柔性节点、弯曲扶强材等。该界面可以通过点击管线设置界面上的 Attachment Types 按钮进行设置，然后自动进行调用。本项目中采用了柔性节点来模拟实际的 SCR 顶部结构，旋转刚度为 8481KN m/deg，设置在距离 A 端 2.25m 位置处。 （
25、6）Contents 精品文档 精品文档 设定管线内部流体密度与内部压力， 以及流体流动的速度。 主要需要注意的是单位的统一，具体参数设置如下面表格格和图所示。 3） te/m 内流密度（ 内压（kpa) 流体流动速度（te/s） 0.306 19.62e3 0.012 后面几项一般采取默认设置即可。 1.3.3 可变参数设置 管线的可变参数很多，这里以拖曳力系数和楔形应力节点的设置为例。 1.3.3.1 拖曳力系数 对于海面流速较大区域， 由于流速的落差较大， 将会导致管线的拖曳力系数变化，主要是雷诺数与拖曳力系数之间的关系，具体如下面表格格和图所示。 雷诺数 拖曳力系数 1000 1 10
26、000 1.2 20000 1.2 30000 0.6 1000000 0.6 1.3.3.2 楔形应力节点 对于像 SCR 等立管与管线，在管线的末端可能会有一段是截面变化的，它的外径呈楔形， 此时不能直接在管线属性一栏里设置， 需要在可变参数一栏里设置变截面的立管外径，具体参数设置如下面表格和图所示。 沿 A 端分布长度（m） 外径 0 0.325 1 0.273 精品文档 精品文档 计算参数设置 1.3.4 按钮打开计算参数设置界面。双击 General -Statics 静态分析收敛设置 1.3.4.1 选项，改变静态分析 Tolerance，即国际单位制。还可以更改单位系统为 SI
27、这个值会直接 1e-6，本项目模型总体强度分析设置最小收敛值为收敛最小数值， 影响到软件的计算精度。 精品文档 精品文档 -Dynamics 动态分析设置 1.3.4.2 一个是初始分析时包括两个时间段。 根据不同的计算阶段， 设定分析时间， 间，也就是波浪准备时间，一个是计算模拟时间，具体如下面表格格所示。 阶段 - - 0 准备时间 20s 1 模拟时间 80s 计算方法 1.3.4.3 冲击类分析， 以及迭代步长等。 对于非爆炸、 设定求解方法为显示还是隐式， 一般采用隐式分析方法。 分析方法 时间步长 隐式分析方法 0.1s 精品文档 精品文档 此时悬挂有钢悬链立管的半潜式平台耦合分析
28、有限元模型基本建立完毕。 1.4 求解计算 点击工具栏上的 single statics 按钮（F9） ，进行模型整体静力分析，确定模型的静态构型，静态分析后的模型如下图所示。 静态分析收敛完成之后，将要进行整体动态分析，确定整体的动态响应。点击工具栏上的 Run Dynamic Simulation（F10）按钮，即可进行动态分析。分析时模型如下图所示。 精品文档 精品文档 1.5 结果分析 有限元模型完成静态和动态分析之后， 将要进行的是结果处理与分析， 此时点击工具栏上的 Select Results 按钮，进入结果分析截面。 总体强度分析结果的提取主要有两种，一种是提取沿立管长度分布的
29、相关结果，一种是沿计算时间分布的计算结果。 1.5.1.1 沿立管长度分布结果 在 Results Type 一栏中选择 Range Graph，Object 一栏中选择想要提取结果的立管，如 SCR；然后在 Period 一栏中中选择分析的时间段，最后在 Variable 中选择想要分析的结果，如 SCR 有效张力（Effective Tension） ，点击右上角的 Show 按钮可以观看分布曲线，点击 Value 按钮可以查看结果。其它弯矩计算结果、等效应力计算结果的提取与分析与此相同。 精品文档 精品文档 沿计算时间分布结果 1.5.1.2 一栏中选择想要分析的立， Object 一栏
30、中选择 Results TypeTime History 在一栏中选择想 Position；然后在 SCRPeriod 一栏中中选择分析的时间段，管，如有效张力 SCRVariable 中选择想要分析的结果，如要分析的位置；最后在 Value 按钮可以观看分布曲线，点击） ，点击右上角的 ShowTension（Effective 按钮可以查看结果。其它弯矩计算结果、等效应力计算结果的分析与此相同。 精品文档 精品文档 精品文档 精品文档 2 总体运动疲劳分析 2.1 有限元模型 总体运动疲劳分析有限元模型与总体强度分析模型基本一致， 主要区别在于疲劳分析时间不同、疲劳分析选用的波浪类型不同，
31、还需要考虑管线的腐蚀余量等。一般运动疲劳分析的时间至少需要 1200s，波浪分析类型为不规则波。其中波浪参数的设定，需要根据选定的波能谱经过查询确定。本指南以 1.25m 波高时波浪为例，通过下面的表格和图展示了疲劳分析时具体参数设置。 序号 波高 （m） 周期 （s） E N NE S SE SW 概率 概率 概率 概率 概率 概率 1 1.25 9 4.765 2.774 12.603 4.821 7.41 0 2 1.75 10 4.78 4.325 13.03 5.605 6.086 2.29 3 2.25 11.5 2.802 2.745 5.606 3.898 5.278 1.48
32、 4 2.75 12.4 0.968 0.313 1.48 1.607 2.817 0.455 5 3.25 11.5 0 0 0 0.356 0.597 0.711 6 3.75 9.5 0 0 0 0 0 0.071 7 4.25 11.5 0 0 0 0 0 0.185 8 4.75 12 0 0 0 0 0 0.142 总概率 100 13.315 10.157 32.719 16.287 22.188 5.334 波浪准备时间 20s 波浪谱 Jonswap 模拟时间 1200s 波高 1.25 浪向 0deg 周期 9s 系数（r） 1.3 精品文档 精品文档 2.2 运动疲劳分析
33、 按照上面的参数设置分别进行各种工况下的总体运动疲劳分析之后， 点击主界面菜单栏中的 Results 按钮，选择 Fatigue Analysis，将会出现下面运动疲劳分析截面。 2.2.1 Damage Calculate 损伤计算种类，分别针对各向同性钢管、柔性管或者脐带缆等。对于本项目中的SCR 应选择 Homogeneous Pipe stress。 2.2.2 分析类型（Analysis Type） 运动疲劳分析类型目前主要有三种，分别为 S-N 曲线法、雨流计数法和谱分析方法。本项目采用了雨流计数法，下面给出了运动疲劳分析的基本过程。 2.2.3 Load Case 载荷工况为 S
34、CR 在运行期间可能遇到的所有工况的组合，可以通过点击右 面的三点按钮来添加前面已经计算完毕的各工况的模型结果（.sim 文件） ，后面几项依次是计算的管线名称，计算时间和该工况的出现时间，又称曝光时间。具体参数来源于设计基础报告，软件设置如下面表格和图所示。 NO. 名称 模拟时间（s） 曝光时间（hours） 精品文档 精品文档 1 SCR 1200 417.4 2 SCR 1200 243.9 3 SCR 1200 1104 28 SCR 1200 96.4 29 SCR 1200 109.5 Analysis Data 2.2.4 腐蚀主要包括分析的长度、管线的应力集中系数、运动疲劳分
35、析基本数据， S-N曲线等。详细参数设置如下面表格和图所示。余量与选择的 ） m 分析长度（ 应力集中系数） SCF（ 壁厚系数 （考虑腐蚀余量） 曲线 S-N 5-3200 1.3 0.928 Curve2 S-N 曲线参数 2.2.5 曲线数据，输入相应的参数。具体参数设置如下面表根据实验给定的 S-N 格所示。 S-N 曲线 A b kpa）应力底线（ Curve1 20 3 15e3 Curve2 21.5 3 15e3 精品文档 精品文档 其它参数采取默认设置即可。 运动疲劳计算 2.3 ）按钮校核正（Check dataF9 为了检查数据的正确性，可以点击工具栏上的）按钮，开（F1
36、0 确无误后即可以点击疲劳分析截面工具栏上的 calculate fatigue 直接进行分析和保分析完毕之后将会自动出现计算结果，始进行运动疲劳分析， 存即可。 结果分析 2.4一种是以一种是疲劳曲线的形式给出， 运动疲劳分析结果主要有两种形式，两个按和 TablesGraphs 表格的形式给出，可以分别通过点击分析完毕截面中的 钮来实现。 精品文档 精品文档 OrcaFlex 9.3c: LLLLL.ftg (modified 19:22 on 2011-3-11 by OrcaFlex 9.3c)Total life; Radial Position: Outer1E+81E+71E+6
37、)srae1E+5y( efiL100001000100 10080204060Arclength (m) 精品文档 精品文档 3 安装分析 安装分析与前面的总体强度分析和运动疲劳分析有较大区别， 主要体现在以下几个方面。 1) 分析过程一般是动态的； 2) 顶部浮体一般是多个的； 3) 管线不是直接与浮体相连，而是通过吊绳进行操作。 因此安装分析从建立模型到分析设置都比较复杂一些。 3.1 环境参数 安装过程的环境一般是在一年一遇风浪流条件下进行的， 而且波浪多数考虑的是不规则波。其它环境参数的设定基本与前面总体强度分析和疲劳分析相同，具体参数设置如下面表格和图所示。 波浪准备时间 20s
38、波浪谱 Jonswap 模拟时间 1200s 波高 3.7 浪向 90deg 周期 6s r） 系数（ 2 3.2 顶部浮体模型的创建 在安装过程中需要安装船和半潜式平台上的吊机同时作业， 同时还需要不断的监测，才能顺利的完成整个安装过程。 3.2.1 半潜式平台模型 半潜式平台简化模型与前面总体强度和疲劳分析的模型基本一致， 只需要把平台的偏移去掉，载荷工况为安装工况，同时立管也不与平台相连即可。 精品文档 精品文档 安装船模型 3.2.2New Vessel 也是先在工具栏上点击安装船模型建立的过程与前面基本相似，按钮，在主窗口中一点即可，此时在模型树中就会出现相应的安装船类型数据。 双击
39、打开安装船类型参数设置界面。如下如所示。 然后按照给定的安装船数据依次输入相应的数据。如船长、重量、重心；安最主要的是确定安装船与平台水动力系数；装船各个浪向六个自由度响应数据；详细操作和总体强度分析同时还可以适当改变安装船的外形轮廓，的相对位置，软件设置如下面表格和示意图所具体的参数可参考设计基础文件，时建模相同， 示。 长度 150m 初始位置 X Y Z 方位 RAO -29.9 205 -5.4 98.3deg 运动 载荷 慢漂位移 水动力系数 点坐标 边界 精品文档 精品文档 RAO RAO 1 2 33 34 具体参数运动速度等，然后根据设计方案，确定安装船与平台的总体布置， 精品
40、文档 精品文档 如下图和表格所示所示。 分析时间（s） m/s）运动速度（ （安装船不动） ）相对角度（deg 20 0 0 160 0 0 340 0 0 150 0 0 60 0 0 60 0 0 260 0 0 240 0 0 240 0 0 最终建立完成的安装船和半潜式平台有限元模型如下图所示。 立管模型的建立 3.3 只是此时立管内立管模型参数与前面总体强度分析的有限元模型基本一致， 只有在安装中立管破坏时内部才有流体和压力。部没有流体，而且内部压力为零；而是与起吊立管顶部不与浮体相连，但是此时立管的两端约束已经发生了变化，但是位置发生了一因而顶部为自由端；机的吊绳相连，底部还是与海
41、底锚相连，具体参数设置如下面表格和其他参数与总体强度和疲劳分析基本相同， 些变化。 精品文档 精品文档 图所示： 连接位置 相对位置 方向 X Y Z 方位角 悬挂角 控制角 自由 A端） （ -32 205 -17.4 98.3 160 0 海底 端） （B -365.53 2505.65 0 98.3 86 0 3te/m） 内流密度（ 内压（kpa) te/s 流体流动速度（） 0 0 0 吊绳模型的创建 3.4因而需要采用可以改变长度吊绳在整个动态安装的过程中长度时刻在变化，这个单元就可以用来模拟吊绳单元。在工具栏 Winch 的单元来模拟， 在软件里模型， 此时在按钮， 在主窗口里一
42、点， 就会出现一根 winch里点击 New Winch 模型树里也会出现相应的设置项。 安装船吊绳参数设置3.4.1 双击模型树里的吊绳参数，将会出现吊绳参数设置界面，如下图所示。 精品文档 精品文档 Connection）3.4.1.1 连接（另一端应与立管的顶的两端一端应与浮体相连，直接完成力的传递，Winch 同样坐标也是与谁相连就相对于那个坐标端相连，连接点可由相对坐标来控制， 系。具体参数设置如下面表格和图所示。 连接位置 相对坐标 X Y Z 安装船 -25 15 24.3 SCR 0 0 0 基本参数 3.4.1.2Winch 具体设置如下面表阻尼系数等，吊绳基本参数主要包括吊
43、绳的刚度和尺寸， 格和图所示。 KN 刚度（） 阻尼 ）m 直径（ 10000 0.01 0.08 精品文档 精品文档 动态分析过程 3.4.1.3 Winch 每个阶段吊吊绳动态分析过程主要是通过吊绳的长度来控制整个安装位置， 数据绳伸长和缩短的长度需要根据安装船上的卷扬机和起吊设备等参数来确定， 来源于设计基础文件，本项目参数设置如下面表格和图所示。 阶段 持续时间 伸缩长度 0 20 1.5 1 160 0 2 340 160 3 150 170 4 60 50 5 60 20 6 260 0 7 240 -20 8 240 -60 平台吊绳参数设置 3.4.2 的顶端。相 SCR 平台
44、上的吊绳一端连接于半潜式平台之上，另一端连接于主要也是包括吊绳连接的相对位应的设计要求与安装船上的吊绳设置要求相同。 这些参数一般在吊绳的主要尺寸参数以及在整个过程的吊绳长度的控制等，置、 分析前应经按照要求设计完成。具体参数如下面表格和图所示。 连接位置 相对坐标 X Y Z 半潜式平台 4.31 6.87 34 SCR 0 0 0 ）刚度（KN 阻尼 ）直径（m 精品文档 精品文档 10000 0.01 0.08 阶段 持续时间 伸缩长度 0 20 420 1 160 0 2 340 0 3 150 0 4 60 0 5 60 -20 6 260 -130 7 240 -120 8 240
45、 -120 计算参数的设置 3.5 按钮打开一般参数设置截面，如下图所示。同样双击 General 精品文档 精品文档 需要根据安装船此项里与前面分析主要不同之处在于动态分析时间的设置， 安装方式的特点， 给出了整个的具体功能和安装经验来设计， 本实例根据 J-Lay 移管过程中各个时间段的操作时间，相应的参数设置如下面表格格和图所示。 阶段 持续时间 0 20 1 160 2 340 3 150 4 60 5 60 6 260 7 240 8 240 精品文档 精品文档 这样这个安装分析的模型基本创建完其它几项参数的设置与前面相同即可， 毕，有限元模型如下图所示，然后即可以进行分析。 安装分
46、析 3.6，直 F10） ）和动态分析按钮（同样分别点击工具栏上的静态分析按钮 （F9 接进行安装过程的静动态分析， 该过程中间状态示意图如下图所示。 精品文档 精品文档 精品文档 精品文档 3.7 结果分析 安装过程分析结果的提取与前面一样，只需点击工具栏的 Results 按钮即可。提取的结果同样是可以查看两种状态，一种是查看沿立管长度分布的结果，一种是查看沿分析时间分布的结果。一般首先是先查看沿立管长度分布的结果，找出最大值出现的位置；然后查看时域分析结果，观察这个结果在整个分析时间内的变化情况。下图给出了该过程主要操作示意图及其 SCR 等效应力分布曲线和吊绳张力时域曲线。 精品文档
47、精品文档 精品文档 精品文档 4 帮助文件 在主界面工具栏的最后一个按钮， 就是带有问号的按钮， 点击它可以直接连接到本软件的帮助文件上， 在帮助文件中输入查找的内容， 即可进行相应问题的解决。这个过程示意图如下图所示。 精品文档 精品文档 5 批处理 本软件在具有上述功能的基础上， 还具有批处理的功能， 既可以在后台进行计算，也可以直接把结果输出到指定的Excel 表格中，但是这个过程需要编写一定的Excel 格式文件，具体还需要查看相应的帮助文件。本手册最后给出一个通过后台计算，输出SCR 有效张力、等效应力的例子。 5.1 批处理截面 在菜单栏里点击 Calculation 按钮，选择最
48、后一个按钮 Batch Processing，即可进入批处理截面，具体操作如下图所示： 然后点击 Add Files 按钮添加想要批处理的文件，添加过程以及添加完毕之后的示意图如下组图所示： 精品文档 精品文档 编写 Excel 需要按照软件要求的格式进行编写，本例给出其中添加的 Eccel 的基本格式，如下图所示： 精品文档 精品文档 计算分析 5.2 Check 在上面操作完成之后， 为了保证批处理文件的正确无误， 可以先点击按钮进行检查，如果有错误，根据提示进行相应的修改即可。检查无误后 Files 按钮进行批处理计算，计算结果会自动保存在加载模型的 Run Patch 即可以点击 文件夹中。然后打开计算结果文件，进行相应的结果分析即可。 精品文档
