ANSYS在海洋石油工程中的应用.docx

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在海洋石油工程中的应用

n杨进刘书杰谢仁军编著

内容提要

ANSYS软件是融结构、流体、热、电场、磁场、声场于一体的大型CAE通用有限元分析软件。由美国ANSYS软件公司开发，该软件是FEM（FiniteElementMethod）分析中迄今为止第一个通过ISO9001质量认证的计算机辅助工程（CAE）设计分析类软件。广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等工业及科学研究。

本书详细介绍了海洋环境载荷的基本理论及利用ANSYS软件的强大功能对承受环境载荷的海上石油工程结构物进行力学特性计算的分析方法。主要包括隔水导管结构、简易平台桩腿、桩土相互作用、单筒多井结构及大型导管架结平台等。结合实例详细介绍了各种海洋石油结构物的静力、模态及动力有限元分析过程。本书能够为从事海洋工程及海上石油工程安全评价的研究人员提供很好的指导作用，同时为有关院校师生提供学习参考。

本书简介

内容与特点

本书通过实际工程实例为主导，向读者系统的介绍基于ANSYS9.0版本软件在海洋石油工程结构物分析中的分析应用。在介绍具体的软件操作之前，向读者介绍了海洋环境载荷的相关基本理论，为后继的实例分析奠定基础，目的在于让读者不仅学会如何利用软件对结构物进行分析，还对结构物所承受的环境载荷理论有一定程度的熟悉和掌握。在对工程实例进行ANSYS分析操作时，将ANSYS窗口操作及APDL命令流相结合，让读者同时了解这两种操作方式的联系与区别，每个工程实例都附有完整的APDL命令流，为方便读者在学习完本书之后，如果要进行相类似的工程问题的分析时，可以直接应用部分命令流，为读者节省时间。

本书在内容组织上分为两大部分：

第一篇：ANSYS分析理论基础篇

内容包括海洋环境载荷基本理论和海洋结构物分析过程中所用到的ANSYS单元介绍及其本书中所涉及到的结构分析方法介绍。

第二篇：工程实例篇

内容包括海洋石油工程结构物中比较典型的工程结构，即：隔水导管结构、简易平台桩腿结构、桩土相互作用、单筒多井结构及大型导管架结平台内容。从内容安排上遵循从简单到复杂的顺序，首先结合简单的隔水导管问题，向读者详细介绍ANSYS的静力分析过程，逐步深入的将ANSYS的非线性问题、模态分析、瞬态动力分析等问题通过具体实例进行详细的讲述。

读者对象

本书主要是介绍ANSYS在海洋石油结构物方面的应用，书中大量的实例都是作者本人在近些年所从事的科研项目中的一些工程实际问题，因此本书主要面对的读者是从事海洋工程及海上石油工程安全评价的研究人员，同时也为相关院校专业的本科生和研究生提供学习参考。

目录

第章绪论1 1

1.1ANSYS软件概述 1

1.1.1ANSYS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

第一篇海洋结构物ANSYS分析基础理论

第章环境载荷理论基础2 10

2.1海风载荷 10

2.1.1设计风速 11

2.1.2风力表达式 11

2.2海流载荷 12

2.2.1海流分类 12

2.2.2海流力计算 12

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

2.5.2ANSYS地震分析方法 23

2.6本章小结 23

第章结构有限元分析基础3ANSYS 24

3.1海洋结构物分析常见的ANSYS单元类型介绍 24

3.1.1PIPE16单元特性介绍 24

3.1.2PIPE20单元特性介绍 27

3.1.3PIPE59单元特性介绍 29

3.1.4BEAM4单元特性介绍 33

3.1.5SHELL43单元特性介绍 37

3.1.6COMBIN39单元特性介绍 38

3.1.7SOLID45单元特性介绍 38

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