基于Abaqus多人协作建模在总体强度分析中的应用研究.docx

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基于ABAQUS多人协作建模在总体强度分析中的应用研究

郭勤静李磊徐勤花

(烟台中集来福士海洋工程有限公司,山东烟台,264000)

摘要:运用ABAQUS强大的有限元分析计算功能,采用多人分工合作建模方法,根据总

体强度分析流程实现对海洋平台整体结构的总体强度计算分析,表明ABAQUS有限元分析

结果具有很大参考价值,多元化的建模方法和处理方式,有利于合理利用人力,发挥团队力

量,加快结构设计修改速率,大大缩短了产品设计的生命周期,提高了工作效率,并提高了

工作人员的基础设计分析计算能力。

关键词:ABAQUS多人协作建模总体强度分析

1引言

随着全球海洋勘探和开发向深海海域发展,半潜式海洋平台以其自身的明显优势逐渐

成为海洋油气开发的主要工具。由于深海作业时平台所受风、浪、流等环境载荷及自身荷载

等多样性和持久性,整个平台结构受力十分复杂,在各种极限外载荷作用下平台本身只有足

够的强度储备,才能保证平台总体结构的完整性,因此对平台进行总体结构强度分析至关重

要。ABAQUS具有强大的有限元计算功能,能够对固体和结构的力学问题进行数值计算分

析,选择ABAQUS程序对半潜式海洋平台的总体强度分析模拟。

2ABAQUS总体强度分析简要流程介绍

采用ABAQUS进行海洋平台总体强度分析主要分为前处理(pre-processing)和后处理

(post-processing)两个过程,具体流程如下图所示:

总体强度分析

前处理后处理

建属装网加输屈屈疲

出模性配格载inp

服曲劳

图2-1ABAQUS总体强度分析简要流程

2.1前处理(pre-processing)

在建模阶段,ABAQUS6.8新增的一项关于建模方面的功能,针对海洋平台模型庞大的

问题,将平台分为DECKBOX,COLUMN若干,BRACE,PONTOON等几个部分,实现多

人协作分工建模,最后统一装配成平台整体,然后进行后续操作。在多人协作建模过程中,

必须选择统一的基准坐标系作为参考,为防止装配过程中产生小边等错误,可以建立一个统

一的平台外壳模型,然后将外壳分割成上述各个模块,再利用ABAQUS基本建模控件进行

型材、舱壁等的增加。采取这种方法大大减少了平台建模周期,加快了总体强度分析的速度,

增强了团队协作能力。

建模完成后进行后续属性、装配、网格、边界等操作,写出整个模型的INP文件,然

后对INP文件进行加载、调平等操作,由于装配好的总体模型的CAE文件容量很大,而总

体模型的INP文件容量很小,但INP文件中包括了模型中的所有信息,易操作,速度快,

并且可以采取直接写入的方式将模型的加载等信息写入INP中后计算。

2.2后处理(post-processing)

ABAQUS自身有一套完整的数据提取功能,根据不同的分析需求,提取不同位置的应

力、位移等数据。根据相关船级社对屈服强度、屈曲强度、疲劳强度等的计算规范,对提取

的应力数据进行整核计算。对于该计算可以采用ABAQUS自带的二次开发语言PYTHON

编程实现,也可以通过其他编程软件实现。对合成后的屈服、屈曲、疲劳应力重新加载到总

体计算模型上输出各个的应力结果,以观察整个平台的总体结构强度情况,根据结果应力云

图观察总体结构内部力系传递情况,判断总体结构设计的合理性。

3ABAQUS总体强度分析应用实例

3.1多人协作建立平台外壳模型

根据基础设计图纸主要信息,精确地建立平台的外壳模型,然后将模型分为各个模块,

始终保持参考坐标系的一致性,合理分配多人协作建模,最后集中操作装配模型,并写出

INPUT文件,具体过程如图3-1—图3-7所示:

图3-2分割模块一

图3-1建立平台外壳模型

图3-3分割模块二图3-4分割模块三

图3-5分割模块四图3-6inputfile

图3-7inputmodel图3-8总体屈服强度结果云图

图3-8为某半潜式海洋平台的屈服强度分析结果。从结果云图中可以看出,该平台结构

的总体强度基本满足船级社规范要求,只有局部连接处的结构出现应力集中现象,可以在这

些结构处进行局部加强。

4结论

本文介绍了采用ABAQUS多人协作建模方式完成半潜式海洋平台总体强度分析的整个

过程,包括前处理和后处理,详细介绍针对某一海洋平台的多人协作建模方法,并指出采用

INPUPT文件操作,以某海洋平台的总体强度分析为实例,详细阐述ABAQUS有限元分析

软件在海洋平台总体强度分析过程中的作用,通过多人协作,合理利用人力,发挥团队力量,

加快了结构设计修改速率,大大缩

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