1、當今世界上，海洋油氣資源的開發(fā)已經(jīng)具有了非常大的潛能，目前海洋工程領域，已逐步實現(xiàn)了由近海向遠海乃至深海的發(fā)展，我國海洋/深海油氣資源特別豐富，其中的油氣資源儲備量大約是246億噸，占我國石油、天然氣資源總量的30％左右。在作業(yè)海域上，半潛式海洋平臺開展鉆井或采油時，在隨機復雜的海洋環(huán)境下，除了受環(huán)境載荷的時刻作用外，過往的船只、守衛(wèi)船、補給船等各種船舶由于航行操作過失或?？勘还┙o平臺時，風、浪、流等環(huán)境載荷的作用，經(jīng)常不可避免的發(fā)生與

2、平臺碰撞事故，并可能造成環(huán)境污染、結(jié)構損壞、重大的經(jīng)濟損失、人員傷亡等一些災難性后果。特別是在深水和超深水海域，由于海況一般更為惡劣，則碰撞事故更容易發(fā)生。
　　本文為了分析隨機海洋環(huán)境載荷作用下，船舶與海洋平臺碰撞的外部動力學問題，利用非線性顯式有限元軟件ANSYS/LS-DYNA建立了半潛式平臺和供給船船尾的三維有限元模型，通過DYNA計算了船尾以2m/s速度垂直正碰半潛式海洋平臺立柱的工況，獲得了真實的碰撞力的時序結(jié)果。然后

3、在此基礎上結(jié)合外部動力學原理，將真實的碰撞力導入到水動力軟件AQWA中，將半潛式平臺在碰撞力和風、浪、流聯(lián)合作用下進行時域耦合的水動力數(shù)值計算，得到了平臺運動響應結(jié)果和不同系泊纜的受力情況。綜上，本文將對船舶與半潛式海洋平臺的碰撞進行數(shù)值計算研究。
　　本論文主要研究內(nèi)容包括：
　　(1)進行了供給船船尾和半潛式海洋平臺的模型化研究，其中半潛式海洋平臺建立整體有限元模型，考慮到其碰撞受損傷位置主要是立柱區(qū)域，對立柱部分進行了

4、詳細的建模，同時為了減少模型的計算機時，對浮筒及上殼體內(nèi)部做了大量的簡化處理，甲板以及甲板以上的結(jié)構用一層加厚的甲板和質(zhì)量塊來代替，對于這些簡化部分的重量以及它們的重心位置，可以在結(jié)構的對應部分通過LS-DYNA來控制其密度的方法來調(diào)整。船尾方面則考慮到船尾的剛度相對海洋平臺立柱結(jié)構大的多，故模型中船尾簡化為剛性模型，但計算結(jié)果相對保守。最終基于ANSYS軟件建立平臺和船尾的三維模型并劃分有限元網(wǎng)格，并在此基礎上利用非線性顯式有限元軟件

5、LS-DYNA進行碰撞模擬仿真。
　　(2)應用ANSYS/LS-DYNA顯式非線性動力商業(yè)軟件，采用Cowper-Symonds本構物理模型，用附加水質(zhì)量方法對一艘5000t的補給船船尾以2m/s速度垂直撞擊半潛式海洋平臺立柱的例子進行數(shù)值仿真，對立柱部分做重點分析，獲得了碰撞力的時序結(jié)果，部分關鍵時刻碰撞的應力云圖，將碰撞力曲線不做任何簡化的加載到水動力模型上進行水動力分析。水動力數(shù)值模擬分析主要有：頻域和時域計算兩部分。本文

6、既應用時域分析方法，又應用頻域分析方法對海洋結(jié)構物及其系泊系統(tǒng)在碰撞力作用下進行水動力性能分析研究。
　　(3)頻域分析結(jié)果主要表征海洋結(jié)構物在各個不同頻率下的附加質(zhì)量系數(shù)和輻射阻尼系數(shù)，還可以得到不同浪向下的運動響應 RAO、一階、二階波浪力和傳遞函數(shù)等。本文將不作任何簡化的碰撞力時程曲線導入到AQWA中，并借助水動力軟件AQWA-Line，采用三維勢流理論，對被碰撞的半潛式平臺進行數(shù)值計算，得到相關的水動力參數(shù)。
　　(

7、4)時域分析方法主要是研究海洋結(jié)構物及其系泊系統(tǒng)在一定海洋環(huán)境條件下其運動響應和每根系泊纜的受力狀況，求證其是否能夠滿足規(guī)范的要求。本文采用AQWA-Drift水動力軟件對該半潛式平臺進行時域耦合數(shù)值模擬，模擬計算了在碰撞力和風、浪、流聯(lián)合作用下的平臺的運動響應情況，不同系泊纜的受力情況。
　　(5)由計算分析結(jié)果可見，由于碰撞位置發(fā)生在平臺左舷后側(cè)的立柱部位，有碰撞力作用的情況下，橫蕩、橫搖和首搖的變化非常大，說明碰撞力的大小、