Abaqus 在海洋工程中应用
海洋工程领域是Abaqus应用的重要方面,在此领域Abaqus有着优秀的解决复杂非线性动力学问题的经验,美国船级社(ABS),中国船级社等多个国家的船级社以及海洋结构设计公司采用Abaqus作为主要分析软件。
1、海洋平台的安全分析
“南海五号”是由挪威设计的“Pacesetter”型半潜式钻井平台,设计寿命为20年。采用设计波方法和三位线性水动力理论并自行开发软件对波浪载荷进行计算。有限元模型前处理通过PATRAN软件完成,后处理通过Abaqus软件完成。模型共有150320个节点、273065个单元,对平台在自存、作业、拖航状态下的22个工况按DNV规范进行了详细评估与评价。
“渤海8号”海上自升式钻井平台始建于1980年,最大工作水深76.2m。多年海上作业导致该平台腐蚀、裂纹问题严重,本项目主要是根据平台的检测结果和平台的实际使用要求和状况,对平台的总体结构进行强度分析,对无损探伤发现的裂纹进行工程临界评估,以确定平台现在的实际状况是否满足安全作业的要求。采用Abaqus软件对平台在预压、自存、作业下的24种工况进行了极限强度分析、对疲劳寿命进行了预测。
2、柔性复合结构的动力学分析
水下建筑物和结构的动力学响应计算分析,主要集中于柔性,复合体大尺度的流动结构波能转换,水产养殖结构,海上油气田等。
3、海上结构在流冰荷载下的反应分析
在有结冰的海域建造海洋工程结构时,应考虑冰对结构的作用。冰荷载的主要作用形式有:
①巨大的冰原包围结构、整个海面处于冰覆盖状态。在潮流和风作用下的大面积冰原呈整体移动挤压结构。若结构强度足够,则冰原将被切入或破断而移动,荷载呈周期性变化,结构发生振动。
②自由漂流的冰对结构的冲击力。
③由于气温骤变引起整体冰盖层对结构的挤压力。
④冻结的冰盖层因水位变化而产生对结构的上拔力或下曳力以及冰块对结构的擦力等。上述第一种作用对结构具有更大的危险性。
4、港口码头分析
港口码头由于地理条件复杂且可能需要承受水平冲击力,通常结构采用桩筏基础且有部分水平受荷桩,桩土共同作用分析显得尤为重要。
Abaqus
是功能强大的工程模拟的有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。Abaqus软件包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库,可以模拟典型工程材料的性能,其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料,作为通用的模拟工具,
Abaqus软件除了能解决大量结构(应力 /
位移)问题,还可以模拟其他工程领域的许多问题,例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流体渗透 /
应力耦合分析)及压电介质分析。