自升式平台悬臂梁设计工具研究

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在悬臂自升式海洋钻井平台设计中,悬臂梁的设计是影响到平台整体作业能力的重要工作。在平台方案设计阶段,由于总体设计方案频繁修改,平台整体尺寸不断变化,相应地悬臂梁设计尺寸也随之频繁修改,而每次修改都需要对新方案下悬臂梁的结构强度做出计算和校核,结构计算的最可靠的方案是有限元分析。悬臂梁有限元结构建模是一个耗时的复杂工作,如果设计模型频繁修改,工作量巨大。因此,研究和开发针对悬臂梁结构设计的、支持参数化设计修改的,有限元建模、加载、分析校核以及工程图生成等功能的软件工具,对于悬臂梁结构方案设计优化意义重大。为此,本文研究和开发了基于VB6.0的悬臂自升式海洋钻井平台悬臂梁的参数化建模和绘图,实现了可视化参数输入系统,主要研究内容如下:(1)研究分析了悬臂梁钻台区、中间区及铺管甲板区的长度同普通框架、加强框架区的相互位置及相互距离等关系,实现对其实现参数化建模。研究分析悬臂梁的各个尺寸间的关系,并找出几个对其影响较大的参数。分析悬臂梁处于不同外伸及横移状态下的受力及约束情况,并对其实现参数化加载。(2)以ANSYS为分析工具,南海4号悬臂梁的结构形式为基础,使用户输入较少一些参数,就可以迅速生成悬臂梁建模、加载分析的命令流,调用ANSYS并进行有限元分析运算,并提取其分析结果。(3)用VB6.0为开发工具,通过OLE调用AutoCAD,迅速生成悬臂梁的三视图等图形。本文用参数化建模、分析及绘图化思想,建立了悬臂梁整个参数化模型,使设计者只需修改一些参数就可以完成全模型有限元及绘图工作,大大降低了设计者的工作量。
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