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1 绪论1

1.1 ANSYS软件概述1

1.1.1 ANSYS的发展历史1

1.1.2 基本功能与分析过程2

1.2 海洋石油工业发展现状6

1.2.1 我国海洋石油发展现状6

1.2.2 海洋结构物的发展历史及应用背景7

1.2.3 海洋石油工程的研究进展8

上篇 海洋结构物ANSYS分析基础理论8

2 环境载荷理论基础11

2.1 海风载荷11

2.1.1 设计风速11

2.1.2 风力表达式12

2.2 海流载荷13

2.2.1 海流分类13

2.2.2 海流力计算13

2.3 波浪力15

2.3.1 波浪力分类15

2.3.2 波浪力计算15

2.4 海冰载荷17

2.4.1 海冰载荷的研究方法17

2.4.2 海冰力计算19

2.5 地震作用21

2.5.1 地震作用理论21

2.5.2 ANSYS地震分析方法23

2.6 本章小结23

3 ANSYS结构有限元分析基础24

3.1 海洋结构物分析常见的ANSYS单元类型介绍24

3.1.1 PIPE16单元特性介绍24

3.1.2 PIPE20单元特性介绍27

3.1.3 PIPE59单元特性介绍29

3.1.4 BEAM4单元特性介绍33

3.1.5 SHELL43单元特性介绍37

3.1.6 COMBIN39单元特性介绍37

3.1.7 SOLID45单元特性介绍38

3.1.8 MASS21单元特性介绍39

3.2 ANSYS结构分析基本类型39

3.2.1 结构静力分析39

3.2.2 结构模态分析42

3.2.3 瞬态动力学分析44

下篇 工程实例篇49

4 钻井隔水导管结构静力分析49

4.1 钻井隔水导管概述49

4.1.1 隔水导管力学分析模型49

4.1.2 隔水导管的ANSYS有限元分析步骤49

4.2 工程实例：浅海水域隔水导管结构静力分析50

4.2.1 前处理50

4.2.2 求解计算56

4.2.3 结果分析60

4.3 波浪相位角搜索实例64

4.3.1 基本过程64

4.3.2 实例分析65

4.4 本章小结65

5 平台桩腿与海底土相互作用模拟70

5.1 桩土相互作用概述70

5.2 P—y曲线理论71

5.2.1 软黏土中的P—y曲线71

5.2.2 砂土中的P—y曲线72

5.2.3 硬黏土中的P—y曲线74

5.3 P—y曲线法的ANSYS实现74

5.4 工程实例：平台桩土相互作用分析75

5.4.1 前处理过程76

5.4.2 静力求解计算80

5.4.3 结构模态分析85

5.5 本章小结89

6 隔水导管抗冰极限承载力分析95

6.1 隔水导管结构概述95

6.2 工程实例：隔水导管抗冰极限承载力弹塑性分析95

6.2.1 模型简化96

6.2.2 前处理96

6.2.3 求解计算108

6.2.4 结果分析111

6.3 本章小结122

7 单筒三井简易平台桩腿结构力学分析128

7.1 单筒三井结构概述128

7.2 工程实例：单筒三井结构平台桩腿动力分析129

7.2.1 模型建立130

7.2.2 静力分析求解134

7.2.3 动力分析137

7.3 本章小结143

8 深水隔水导管与导向孔相互作用分析149

8.1 隔水导管导向孔简述149

8.2 工程实例：某油田隔水导管与导向孔相互作用研究150

8.2.1 模型建立150

8.2.2 静力分析153

8.2.3 结构模态分析160

8.3 本章小结163

9 导管架平台整体结构分析168

9.1 平台整体模型建立169

9.1.1 工程实例基本数据169

9.1.2 导管架平台结构特点169

9.1.3 平台几何模型的建立170

9.1.4 平台有限元模型划分173

9.2 波流耦合作用下导管架平台整体结构静力分析173

9.2.1 波流耦合力极值173

9.2.2 结构整体静力分析175

9.2.3 静力结果分析175

9.3 导管架平台整体结构模态分析177

9.3.1 结构模态计算177

9.3.2 观察模态分析结果178

9.4 波浪作用下平台结构瞬态动力分析180

9.4.1 瞬态动力分析180

9.4.2 动力分析结果处理181

9.5 本章小结183

参考文献198