(海洋工程)海上平台的自振频率分析

(海洋工程)海上平台的自振频率分析

 （注：完整建模细节的inp文件附在本文最后，可免费自由下载，技术共享；

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一、计算任务描述：

工程背景：海上平台在海洋岩土工程中广泛应用，如海上石油钻井平台，海上风电基础平台等。

模拟的工程价值和意义：海洋平台由其承台和开口钢管桩群组成，在海上易受风荷载、浪荷载、洋流荷载和地震荷载等随机荷载的影响，外荷载频率有可能与结构的自振频率相近而引发共振效应，使结构发生较大的变形而产生变形和倾覆等危险，故而研究海上平台的自振频率具有较高的工程价值。

任务：该模型模拟海上平台的自振频率分析，平台包含承台和承台底下的支撑刚柱，支撑柱为变化桩径的开口钢管桩，嵌入承台之中。

二、仿真计算采用的设备基本情况

1）处理器为 Intel(R) Core(TM) i7-7700HQ CPU @ 2.80GHz   2.81 GHz

(支持超频，4核8个逻辑处理器)

2）内存为8.00 GB

3）操作系统为64 位（基于 x64 的处理器）

三、计算模型的处理技术

该模型采用Abaqus的线性摄动分析步和标准处理器(隐式处理器)，具有收敛性好，计算效率高的优点；

模型为3D建模，网格类型为3D实体单元；

开口钢管桩嵌入承台当中，且开口钢管桩与承台间的接触采用绑定接触。

四、模型的建立

完整模型尺寸：

承台的模型建立：

单个桩柱的模型建立：

网格的划分：

模型的边界条件：

桩柱与承台绑定：

五、结果

对应各阶振型频率下的应力分布：

一阶振型

二阶振型

三阶振型

四阶振型

五阶振型

对应各阶振型频率下的应变分布：

一阶振型

二阶振型

三阶振型

四阶振型

五阶振型

对应各阶振型频率下的位移场分布：

一阶振型

二阶振型

三阶振型

四阶振型

五阶振型

六、方法计算的机时耗费情况：

该模型计算效率和精度高，在处理器为 Intel(R) Core(TM) i7-7700HQ CPU @ 2.80GHz   2.81 GHz(支持超频，4核8个逻辑处理器)，内存为8.00 GB，操作系统为64 位（基于 x64 的处理器）的情况下，建模过程需耗费6个小时的时长完成建模，提交运算仅需10分钟以内即可获得模型提交后的结果。

七、仿真计算的结果分析：

从振型分析来看，在一阶和二阶自振频率下，结构的共振主要存在于承台中间的开口桩上；

在三阶和四阶自振频率下，桩群基础的上部和整个承台的位移量较大，且自振频率越高，该变形幅度越大；

该分析结果，为桩群基础的设计，减小承台左右摇摆幅度，以及如何避免共振提供了依据。

结论：

该模型分析了海上平台的自振频率和对应振型，该分析结果，为桩群基础的设计，减小承台左右摇摆幅度，以及如何避免共振提供了依据，具有较高的工程应用和商业应用的技术参考价值，模型计算效率和精度高，可在工程领域中推广应用。

Simulating Model.zip

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