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深水导管架平台结构稳定性分析研究

作　者: 袁玉杰
导　师: 杨树耕
学　校: 天津大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 导管架平台稳定性 ANSYS 屈曲分析轴压构件圆柱壳静水压力
分类号: TB121
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

钢结构稳定性能是决定其承载力的一个重要因素。对于受压或受弯构件,如果技术上处理不当,可能使钢结构出现整体失稳或局部失稳,甚至整体塌落,后果严重,在设计中要予以充分重视。导管架平台是海上石油开发的主要工程设施之一,其结构设计的优劣将直接影响作业人员的安全和整个工程的经济效益。海洋导管架平台大量采用管形构件,规范规定平台结构的每个构件,在工作及极端环境条件下,都应具有整体和局部稳定性。本文主要利用ANSYS研究深水导管架平台的结构稳定性。参照其结构型式,选取一系列实际工程中广泛应用的构件,研究其在轴向压力作用下整体弯曲屈曲稳定性能,并且分析了结构在横向集中荷载、整体分布荷载以及端弯矩荷载作用下对轴压构件的稳定性影响。实际工程中构件一般不是孤立的,本文还简要分析了结构整体稳定与局部稳定的相互关系。考虑到大直径圆柱壳在轴压作用下更易发生板材局部失稳,本文采用板壳单元模拟管柱在轴压作用下的局部稳定性,并且分析了圆柱壳在静水压力作用下的结构稳定性。论文的计算结果对指导钢结构工程设计有一定的参考价值。本课题研究紧密结合海洋石油开发工程中的实际结构,对我国深水导管架平台设计、建造和安装有一定的指导意义和工程实用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 问题的提出及研究的意义  7-8
  1.2 国内外稳定性研究动态  8-10
  1.3 本文主要研究内容  10-11
第二章结构稳定性基本理论  11-25
  2.1 结构稳定性理论概述  11-15
    2.1.1 稳定问题的类型  11-13
    2.1.2 稳定问题的特点  13-14
    2.1.3 稳定问题的计算方法  14-15
    2.1.4 稳定设计的几项原则  15
  2.2 轴心受压构件的整体弯曲屈曲  15-20
    2.2.1 轴心受压构件的小挠度屈曲理论  15-17
    2.2.2 轴心受压构件的大挠度弹性理论  17-20
  2.3 弹性薄壳稳定性理论  20-24
    2.3.1 轴向压力作用下圆柱壳的屈曲  20-22
    2.3.2 静水压力作用下圆柱壳的屈曲  22-24
  2.4 稳定理论在钢结构设计中的应用  24-25
第三章有限元分析原理  25-37
  3.1 有限元方法概述  25-26
  3.2 有限单元法基本原理  26-31
    3.2.1 非线性有限元分析  26-29
    3.2.2 ANSYS求解非线性问题的特点  29-31
  3.3 屈曲分析  31-34
    3.3.1 屈曲分析简介  32
    3.3.2 屈曲分析在ANSYS上的实现  32-34
  3.4 单元特性  34-36
    3.4.1 BEAM188 单元特性  34-35
    3.4.2 SHELL93 单元介绍  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章轴心受压构件弯曲稳定性分析  37-61
  4.1 梁柱单元模拟构件弯曲失稳概述  37-39
    4.1.1 轴压构件屈曲分析过程  37-38
    4.1.2 轴压构件屈曲分析结果处理  38-39
  4.2 轴心受压构件的稳定性研究  39-44
  4.3 截面惯性矩对轴心受压构件稳定性影响研究  44-46
  4.4 外部载荷对结构稳定性的影响研究  46-57
    4.4.1 横向集中荷载作用下轴心受压构件的屈曲  46-50
    4.4.2 分布荷载作用下轴心受压构件的屈曲  50-53
    4.4.3 端弯矩荷载作用下轴心受压构件的屈曲  53-57
    4.4.4 计算结果综合对比分析  57
  4.5 结构整体失稳研究  57-60
  4.6 本章小结  60-61
第五章圆柱壳结构稳定性研究与分析  61-75
  5.1 轴向压力作用下圆柱壳稳定性研究  61-69
    5.1.1 有限元计算模型与分析过程  61-65
    5.1.2 轴向压力作用下管柱稳定性分析结果  65-69
  5.2 静水压力作用下圆柱壳稳定性研究  69-74
    5.2.1 有限元计算模型与分析过程  69-72
    5.2.2 静水压力作用下管柱稳定性分析结果  72-74
  5.3 本章小结  74-75
第六章结论  75-76
参考文献  76-78
发表论文和科研情况说明  78-79
致谢  79

深水导管架平台结构稳定性分析研究

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