OrcaFlex軟件操作指南.doc

OrcaFlex軟件操作指南按照客戶要求，本報(bào)告以鋼懸鏈立管（SCR）為例，從SCR總體強(qiáng)度分析、運(yùn)動(dòng)疲勞分析和安裝分析三個(gè)方面給出了OrcaFlex軟件的主要操作指南，現(xiàn)分別敘述如下。1 總體強(qiáng)度分析在OrcaFlex主界面里，由上到下依次是菜單欄、工具欄和模型顯示窗口。按住Ctrl+鼠標(biāo)左鍵可以進(jìn)行模型的旋轉(zhuǎn)，按住Ctrl+鼠標(biāo)中鍵可以進(jìn)行模型放大和縮小，按住Ctrl+T可以正視整個(gè)模型，按住Ctrl+P可以俯視整個(gè)模型。1.1 模型樹的調(diào)用雙擊打開OrcaFlex軟件，點(diǎn)擊工具欄中的模型瀏覽器按鈕（Model Browser），顯示模型樹。1.2 環(huán)境參數(shù)設(shè)置雙擊Environment按鈕打開環(huán)境參數(shù)設(shè)置界面。1.2.1 Sea由上到下可依次設(shè)置海平面位置，運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，海水溫度，雷諾數(shù)計(jì)算方法，具體如下面表格所示。水平面位置（m）運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)（m2/s）海水溫度（oT）雷諾數(shù)計(jì)算方法01.2E-615沿橫流方向計(jì)算其中海平面位置數(shù)值是相對(duì)于總體坐標(biāo)系而言；溫度為攝氏溫度，它的大小直接影響到運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。而雷諾數(shù)的計(jì)算方法，主要取決于流速和結(jié)構(gòu)特征長(zhǎng)度的計(jì)算。軟件中三種方法雷諾數(shù)最終的計(jì)算公式分別為Renom = |Vr|D/，Recross = |Vr|Dcos()/，Reflow = |Vr|D/cos()，其中Vr徑向速度。OrcaFlex calculates Reynolds number in order to calculate drag and lift coefficients1.2.2 Sea Density設(shè)置海水密度，可以是變化的，也可以是恒定不變的。如該海域的海水密度為1025Kg/m3，具體如下圖所示。1.2.3 Sea Bed設(shè)置海底形狀，海水的深度、斜度以及海底土壤的剛度系數(shù)，其中海底斜度和海底方向都是相對(duì)于總體坐標(biāo)系而言，具體參數(shù)應(yīng)在立管總體設(shè)計(jì)參數(shù)中給出。具體如下面表格和圖表所示。海底形狀海水深度海底方向海底斜度海底剛度海底土壤模型類型平坦（Flat）1800m98.3deg4.04deg1350KN/m/m2線性1.2.4 Waves設(shè)置波浪的參數(shù)，主要包括波浪方向、波高、周期、起始時(shí)間，波浪類型等，其中波浪方向是相對(duì)于總體坐標(biāo)系而言，波浪類型的選取取決于分析類型和實(shí)際海況，波高和周期根據(jù)海況資料給出，具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。波浪方向波高周期起始時(shí)間波浪類型270deg9m11.8s0Stokes5th1.2.5 Current設(shè)置海流參數(shù)，主要包括海流計(jì)算方法，內(nèi)插值式還是剖面式；海面的流速，來流方向，各個(gè)水深處的海流大小。其中海流方向也是相對(duì)于總體坐標(biāo)系，大小來源于海況資料，具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。表面流速（m/s）1海流方向（deg）270流速水深(m)數(shù)值（m/s）00.981000.873500.785000.4910000.3817500.42180001.2.6 Wind設(shè)置風(fēng)載荷作用位置，風(fēng)速大小和方向，初步設(shè)計(jì)中可以不考慮風(fēng)載荷。1.3 有限元模型創(chuàng)建1.3.1 浮體模型創(chuàng)建點(diǎn)擊工具欄中的浮體按鈕（New Vessel），在主界面中一點(diǎn)，建立初步浮體模型。此時(shí)將會(huì)發(fā)現(xiàn)模型樹（Model Browser）中出現(xiàn)了相應(yīng)的浮體參數(shù)。右鍵點(diǎn)擊可以進(jìn)行復(fù)制、粘貼、重命名等操作；左鍵雙擊可以打開參數(shù)設(shè)置截面。下面對(duì)關(guān)鍵部分進(jìn)行介紹，沒有論述的部分采取默認(rèn)設(shè)置即可。1.3.1.1 雙擊Vessel Type按鈕打開浮體類型參數(shù)設(shè)置截面（1）Structure設(shè)置頂部浮體的長(zhǎng)度、質(zhì)量、慣性矩和重心位置，具體如下面表格和圖所示。船長(zhǎng)（m）質(zhì)量（te）慣性矩（te m2）重心（m）88100005e5，7e6，7e60,0,27.1（2）Displacement RAOs根據(jù)水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果，將計(jì)算好的頂部浮體各個(gè)浪向六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)（RAO）按照順序依次填寫到對(duì)應(yīng)的欄目中，也可以事先按照指定格式編好輸入文件，通過import RAOs按鈕直接導(dǎo)入，并且可以通過Check RAOs按鈕檢驗(yàn)輸入是否正確。下面以0deg浪向時(shí)的RAOs為例，給出了具體參數(shù)設(shè)置，如下面表格和圖所示，其它浪向（0deg-337.5deg，每隔22.5deg一個(gè)）RAOs和0deg的類似。這些參數(shù)對(duì)于立管設(shè)計(jì)部門來說，應(yīng)該由浮體分析部門事先給出。自由浪向自由度周期縱蕩（surge）橫蕩（sway）垂蕩（heave）橫搖（roll）縱搖（pitch）艏搖（yaw）幅值相位角幅值相位角幅值相位角幅值相位角幅值相位角幅值相位角30.00697-1145.86E-15851.40E-05-33.50.0097654.70E-1282.50E-05-11040.01171297.31E-111300.0006181714.50.0283-936.60E-101000.00411250.0395-972.47E-09-730.0034115.250.0309-1051.07E-08-780.00277-655.50.00761-1502.77E-08-410.003071615.750.0259845.06E-08-350.016516760.0714664.15E-08-550.02991796.250.128676.17E-08-850.0379-1706.50.175709.15E-08-960.038-1606.750.211723.93E-08-990.0311-15570.235741.62E-07920.0211-1557.250.246764.88E-071000.0112-1637.50.243788.31E-071090.0031915980.208811.31E-061310.014978.50.147831.00E-061660.0417-1490.0698863.98E-07-1370.0832-229.50.0152-849.99E-071140.139-25100.096-863.79E-061320.208-2510.50.168-865.79E-061460.283-22110.232-866.73E-061570.356-1811.50.291-876.84E-061660.418-14120.345-876.48E-061730.468-1112.50.395-885.92E-061780.505-8130.441-885.33E-06-1790.533-513.50.483-884.76E-06-1780.554-4140.523-894.21E-06-1780.571-314.50.559-893.71E-06-1790.585-2150.592-893.24E-061800.596-1160.652-892.41E-061750.612-1170.704-892.24E-061700.620180.749-902.10E-061620.6170190.79-901.98E-061530.6-1200.827-901.90E-061410.552-220.50.844-901.90E-061340.505-4210.861-902.02E-061280.428-921.50.877-902.61E-061270.35-3421.750.885-903.27E-061330.429-57220.893-903.95E-061480.686-6622.250.901-893.81E-061691.03-5822.50.907-892.37E-06-1671.33-4322.750.914-905.18E-07-1481.47-28230.921-905.78E-07571.45-1623.50.937-909.84E-07641.27-5240.952-901.15E-06561.14-224.50.967-906.81E-07421.070250.981-901.35E-101221.030（3）Load RAOs和Wave Drift載荷響應(yīng)數(shù)據(jù)內(nèi)部參數(shù)設(shè)置和二階慢漂數(shù)據(jù)設(shè)置類似于Displacement RAOs，具體參數(shù)設(shè)置如下圖所示。（4）水動(dòng)力系數(shù)水動(dòng)力系數(shù)主要包括附加質(zhì)量系數(shù)、剛度、阻尼系數(shù)等。一般設(shè)置水動(dòng)力系數(shù)為定常的，不隨頻率而變化。具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。水動(dòng)力系數(shù)計(jì)算方法靜水力剛度（Hydrostatic Stiffness）附加質(zhì)量（added Mass）阻尼系數(shù)(Damping)平衡位置(Equilibrium Position)常量如圖所示如圖所示如圖所示0,0,0（5）Drawing通過設(shè)置不同點(diǎn)的坐標(biāo)（Vertices一欄）和相對(duì)位置以及不同點(diǎn)之間的連接順序（Edges一欄），可以勾勒出頂部浮體的基本輪廓形狀（Preview）。具體如下圖和表所示。點(diǎn)坐標(biāo)（Vertices）邊界（Edges）NO.坐標(biāo)起始點(diǎn)終止點(diǎn)134.59,33,41122-32.41,33,41233-32.41，-33,413423-43，-14,019232445，-14,020241.3.1.2 雙擊Vessel按鈕打開浮體參數(shù)設(shè)置界面（1）初始位置（Initial Position）設(shè)定浮體的形心在總體坐標(biāo)系中的初始位置，并控制浮體的偏移，包括三個(gè)平動(dòng)位移和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，具體如下面表格和圖所示。位置與偏移方位0,-90，-23橫傾縱傾艏向000（2）Calculation確定浮體靜態(tài)分析時(shí)的初始狀態(tài)，如考慮自由度數(shù)、是否有運(yùn)動(dòng)速度等，總體強(qiáng)度分析一本采取默認(rèn)設(shè)置。1.3.2 管線模型的創(chuàng)建點(diǎn)擊工具欄中的New Line按鈕，初步建立管線模型，此時(shí)模型樹（Model Browser）中出現(xiàn)了相應(yīng)的浮體參數(shù)。右鍵點(diǎn)擊可以進(jìn)行復(fù)制、粘貼、重命名等操作；左鍵雙擊可以打開參數(shù)設(shè)置截面。下面對(duì)關(guān)鍵部分進(jìn)行介紹，沒有論述的部分采取默認(rèn)設(shè)置即可。1.3.2.1 雙擊Line Type按鈕打開管線類型參數(shù)設(shè)置截面（1）Category設(shè)置管線的材料屬性，是一般鋼材還是各項(xiàng)均勻同性管，通常都是選擇一般鋼材。（2）Geometry&Mass設(shè)置管線的幾何屬性，主要包括管線的內(nèi)外徑、壁厚、單位長(zhǎng)度的重量，具體參數(shù)如下面表格格和圖所示。名稱外徑（m）內(nèi)徑（m）單位長(zhǎng)度質(zhì)量（te/m）柔性節(jié)點(diǎn)段0.3320.2290.2VIV抑制裝置段0.3300.2290.168裸管段0.2790.2290.14TDP段0.2790.2990.14海底段0.2790.2290.14楔形應(yīng)力節(jié)點(diǎn)內(nèi)部設(shè)置0.229-防護(hù)裝置段0.3320.2290.171（3）Coating&Lining設(shè)定管線外部保溫層、防腐層的厚度、密度等參數(shù)。如防腐層的厚度為3mm，材料密度為900kg/m3。（4）Structure設(shè)置管線的彎曲剛度、軸線剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、泊松比等，可以自己利用公式計(jì)算，也可以利用軟件自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。集體參數(shù)如下面表格和圖所示，其中表示與前一欄中數(shù)值相同。名稱彎曲剛度（KN m2）軸向剛度（KN）扭轉(zhuǎn)剛度（KN m2）泊松比柔性節(jié)點(diǎn)段29.41e33.712e622.745e30.3VIV抑制裝置段29.41e33.712e622.745e30.3裸管段29.41e33.712e622.745e30.3TDP段29.41e33.712e622.745e30.3海底段29.41e33.712e622.745e30.3楔形應(yīng)力節(jié)點(diǎn)內(nèi)部設(shè)置內(nèi)部設(shè)置內(nèi)部設(shè)置0.3防護(hù)裝置段29.41e33.712e622.745e30.3（5）管線水動(dòng)力系數(shù)主要包括管線的拖曳力系數(shù)、升力系數(shù)和附加質(zhì)量系數(shù)等，一般這些系數(shù)都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)給出，具體設(shè)置如下面表格和圖所示，其中表示與前一欄中數(shù)值相同。名稱拖曳力系數(shù)升力系數(shù)附加質(zhì)量系數(shù)柔性節(jié)點(diǎn)段101VIV抑制裝置段21.22裸管段111TDP段10.81海底段10.61楔形應(yīng)力節(jié)點(diǎn)101防護(hù)裝置段21.52（6）Contact接觸外徑，如果管線沒有浮力塊，不考慮碰擾計(jì)算時(shí)，可設(shè)置其與水動(dòng)力外徑一樣，其中表示接觸外徑與前面的水動(dòng)力外徑相同。（7）Stress應(yīng)力外徑，即管線應(yīng)力計(jì)算的外徑，如果管線有浮力塊或者涂層等，此時(shí)應(yīng)力外徑與水動(dòng)力外徑將會(huì)不一樣，一般只考慮直接承受力的剛性管的外徑，不包括防護(hù)層在內(nèi)，因此整根管的應(yīng)力外徑全部相同。（8）Friction海底摩擦系數(shù)的確定，一般包括兩個(gè)方向上的系數(shù)確定，即法向和軸向，具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示，其中表示與前一欄相同，具體參數(shù)由設(shè)計(jì)基礎(chǔ)文件給出。名稱法向摩擦系數(shù)軸向摩擦系數(shù)柔性節(jié)點(diǎn)段0.50.5VIV抑制裝置段0.50.5裸管段0.50.5TDP段2.512.13海底段2.512.13楔形應(yīng)力節(jié)點(diǎn)0.50.5防護(hù)裝置段0.50.51.3.2.2 雙擊Line按鈕打開管線參數(shù)設(shè)置截面（1）Connection設(shè)定管線兩端的連接位置，包括兩個(gè)方面。一方面是管線連接點(diǎn)相對(duì)于連接物體的空間坐標(biāo)，此時(shí)的坐標(biāo)系為被連接物體自身的坐標(biāo)系，如連接船體，則坐標(biāo)系為船體坐標(biāo)系；連接海底（Anchored），則相對(duì)于海底坐標(biāo)系。具體參數(shù)均是按照SCR設(shè)計(jì)方案給定。另一方面是管線兩端的轉(zhuǎn)角，主要用來控制管線兩端的懸掛角。軟件里要求管線兩端z軸的朝向要首端（A端）指向管內(nèi)，末端（B端）指向管外。三個(gè)角度分別是相對(duì)于z軸、y軸、z軸旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)，而且要求依次進(jìn)行，具體參數(shù)由設(shè)計(jì)文件給出，設(shè)置如下面表格和圖所示。連接位置相對(duì)位置方向XYZ方位角懸掛角控制角半潛平臺(tái)（A端）222.7498.31600海底（B端）-333.632323.35098.3860（2）Connection Stiffness設(shè)定管線兩端的邊界條件，0表示可以任意自由旋轉(zhuǎn)，infinity表示旋轉(zhuǎn)剛度可以無限大，即剛性固定，表示與前面相同。（3）Statics靜態(tài)分析方法，包括懸鏈線方法、樣條曲線方法、快速迭代法等。對(duì)于躺在海底的管線一般都需要考慮海底摩擦，此時(shí)需要設(shè)置管線躺在海底時(shí)的方位角，如本項(xiàng)目中立管方位角為277.87deg。（4）Structure可在此設(shè)定管線的長(zhǎng)度，單元?jiǎng)澐謧€(gè)數(shù)，而且可以選擇不同的管線類型，具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。名稱分段總長(zhǎng)度分段單元長(zhǎng)度分段數(shù)目柔性節(jié)點(diǎn)段30.56防護(hù)裝置段120524VIV抑制裝置段9801098裸管段130010130TDP段5973199海底段200540（5）Attachment設(shè)置管線的附屬裝置，如柔性節(jié)點(diǎn)、彎曲扶強(qiáng)材等。該界面可以通過點(diǎn)擊管線設(shè)置界面上的Attachment Types按鈕進(jìn)行設(shè)置，然后自動(dòng)進(jìn)行調(diào)用。本項(xiàng)目中采用了柔性節(jié)點(diǎn)來模擬實(shí)際的SCR頂部結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)剛度為8481KN m/deg，設(shè)置在距離A端2.25m位置處。（6）Contents設(shè)定管線內(nèi)部流體密度與內(nèi)部壓力，以及流體流動(dòng)的速度。主要需要注意的是單位的統(tǒng)一，具體參數(shù)設(shè)置如下面表格格和圖所示。內(nèi)流密度（te/m3）內(nèi)壓（kpa)流體流動(dòng)速度（te/s）0.30619.62e30.012后面幾項(xiàng)一般采取默認(rèn)設(shè)置即可。1.3.3 可變參數(shù)設(shè)置管線的可變參數(shù)很多，這里以拖曳力系數(shù)和楔形應(yīng)力節(jié)點(diǎn)的設(shè)置為例。1.3.3.1 拖曳力系數(shù)對(duì)于海面流速較大區(qū)域，由于流速的落差較大，將會(huì)導(dǎo)致管線的拖曳力系數(shù)變化，主要是雷諾數(shù)與拖曳力系數(shù)之間的關(guān)系，具體如下面表格格和圖所示。雷諾數(shù)拖曳力系數(shù)10001100001.2200001.2300000.610000000.61.3.3.2 楔形應(yīng)力節(jié)點(diǎn)對(duì)于像SCR等立管與管線，在管線的末端可能會(huì)有一段是截面變化的，它的外徑呈楔形，此時(shí)不能直接在管線屬性一欄里設(shè)置，需要在可變參數(shù)一欄里設(shè)置變截面的立管外徑，具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。沿A端分布長(zhǎng)度（m）外徑00.32510.2731.3.4 計(jì)算參數(shù)設(shè)置雙擊General按鈕打開計(jì)算參數(shù)設(shè)置界面。1.3.4.1 靜態(tài)分析收斂設(shè)置-Statics單位系統(tǒng)為SI，即國(guó)際單位制。還可以更改Tolerance選項(xiàng)，改變靜態(tài)分析收斂最小數(shù)值，本項(xiàng)目模型總體強(qiáng)度分析設(shè)置最小收斂值為1e-6，這個(gè)值會(huì)直接影響到軟件的計(jì)算精度。1.3.4.2 動(dòng)態(tài)分析設(shè)置-Dynamics根據(jù)不同的計(jì)算階段，設(shè)定分析時(shí)間，包括兩個(gè)時(shí)間段。一個(gè)是初始分析時(shí)間，也就是波浪準(zhǔn)備時(shí)間，一個(gè)是計(jì)算模擬時(shí)間，具體如下面表格格所示。階段-0準(zhǔn)備時(shí)間20s1模擬時(shí)間80s1.3.4.3 計(jì)算方法設(shè)定求解方法為顯示還是隱式，以及迭代步長(zhǎng)等。對(duì)于非爆炸、沖擊類分析，一般采用隱式分析方法。分析方法時(shí)間步長(zhǎng)隱式分析方法0.1s此時(shí)懸掛有鋼懸鏈立管的半潛式平臺(tái)耦合分析有限元模型基本建立完畢。1.4 求解計(jì)算點(diǎn)擊工具欄上的single statics按鈕（F9），進(jìn)行模型整體靜力分析，確定模型的靜態(tài)構(gòu)型，靜態(tài)分析后的模型如下圖所示。靜態(tài)分析收斂完成之后，將要進(jìn)行整體動(dòng)態(tài)分析，確定整體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。點(diǎn)擊工具欄上的Run Dynamic Simulation（F10）按鈕，即可進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。分析時(shí)模型如下圖所示。1.5 結(jié)果分析有限元模型完成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析之后，將要進(jìn)行的是結(jié)果處理與分析，此時(shí)點(diǎn)擊工具欄上的Select Results按鈕，進(jìn)入結(jié)果分析截面?？傮w強(qiáng)度分析結(jié)果的提取主要有兩種，一種是提取沿立管長(zhǎng)度分布的相關(guān)結(jié)果，一種是沿計(jì)算時(shí)間分布的計(jì)算結(jié)果。1.5.1.1 沿立管長(zhǎng)度分布結(jié)果在Results Type一欄中選擇Range Graph，Object一欄中選擇想要提取結(jié)果的立管，如SCR；然后在Period一欄中中選擇分析的時(shí)間段，最后在Variable中選擇想要分析的結(jié)果，如SCR有效張力（Effective Tension），點(diǎn)擊右上角的Show按鈕可以觀看分布曲線，點(diǎn)擊Value按鈕可以查看結(jié)果。其它彎矩計(jì)算結(jié)果、等效應(yīng)力計(jì)算結(jié)果的提取與分析與此相同。1.5.1.2 沿計(jì)算時(shí)間分布結(jié)果在Results Type一欄中選擇Time History，Object一欄中選擇想要分析的立管，如SCR；然后在Period一欄中中選擇分析的時(shí)間段，Position一欄中選擇想要分析的位置；最后在Variable中選擇想要分析的結(jié)果，如SCR有效張力（Effective Tension），點(diǎn)擊右上角的Show按鈕可以觀看分布曲線，點(diǎn)擊Value按鈕可以查看結(jié)果。其它彎矩計(jì)算結(jié)果、等效應(yīng)力計(jì)算結(jié)果的分析與此相同。462 總體運(yùn)動(dòng)疲勞分析2.1 有限元模型總體運(yùn)動(dòng)疲勞分析有限元模型與總體強(qiáng)度分析模型基本一致，主要區(qū)別在于疲勞分析時(shí)間不同、疲勞分析選用的波浪類型不同，還需要考慮管線的腐蝕余量等。一般運(yùn)動(dòng)疲勞分析的時(shí)間至少需要1200s，波浪分析類型為不規(guī)則波。其中波浪參數(shù)的設(shè)定，需要根據(jù)選定的波能譜經(jīng)過查詢確定。本指南以1.25m波高時(shí)波浪為例，通過下面的表格和圖展示了疲勞分析時(shí)具體參數(shù)設(shè)置。序號(hào)波高（m）周期（s）ENNESSESW概率概率概率概率概率概率11.2594.7652.77412.6034.8217.41021.75104.784.32513.035.6056.0862.2932.2511.52.8022.7455.6063.8985.2781.4842.7512.40.9680.3131.481.6072.8170.45553.2511.50000.3560.5970.71163.759.5000000.07174.2511.5000000.18584.7512000000.142總概率10013.31510.15732.71916.28722.1885.334波浪準(zhǔn)備時(shí)間20s波浪譜Jonswap模擬時(shí)間1200s波高1.25浪向0deg周期9s系數(shù)（r）1.32.2 運(yùn)動(dòng)疲勞分析按照上面的參數(shù)設(shè)置分別進(jìn)行各種工況下的總體運(yùn)動(dòng)疲勞分析之后，點(diǎn)擊主界面菜單欄中的Results按鈕，選擇Fatigue Analysis，將會(huì)出現(xiàn)下面運(yùn)動(dòng)疲勞分析截面。2.2.1 Damage Calculate損傷計(jì)算種類，分別針對(duì)各向同性鋼管、柔性管或者臍帶纜等。對(duì)于本項(xiàng)目中的SCR應(yīng)選擇Homogeneous Pipe stress。2.2.2 分析類型（Analysis Type）運(yùn)動(dòng)疲勞分析類型目前主要有三種，分別為S-N曲線法、雨流計(jì)數(shù)法和譜分析方法。本項(xiàng)目采用了雨流計(jì)數(shù)法，下面給出了運(yùn)動(dòng)疲勞分析的基本過程。2.2.3 Load Case載荷工況為SCR在運(yùn)行期間可能遇到的所有工況的組合，可以通過點(diǎn)擊右面的三點(diǎn)按鈕來添加前面已經(jīng)計(jì)算完畢的各工況的模型結(jié)果（.sim文件），后面幾項(xiàng)依次是計(jì)算的管線名稱，計(jì)算時(shí)間和該工況的出現(xiàn)時(shí)間，又稱曝光時(shí)間。具體參數(shù)來源于設(shè)計(jì)基礎(chǔ)報(bào)告，軟件設(shè)置如下面表格和圖所示。NO.名稱模擬時(shí)間（s）曝光時(shí)間（hours）1SCR1200417.42SCR1200243.93SCR1200110428SCR120096.429SCR1200109.52.2.4 Analysis Data運(yùn)動(dòng)疲勞分析基本數(shù)據(jù)，主要包括分析的長(zhǎng)度、管線的應(yīng)力集中系數(shù)、腐蝕余量與選擇的S-N曲線等。詳細(xì)參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。分析長(zhǎng)度（m）應(yīng)力集中系數(shù)（SCF）壁厚系數(shù)（考慮腐蝕余量）S-N曲線5-32001.30.928Curve22.2.5 S-N曲線參數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)給定的S-N曲線數(shù)據(jù)，輸入相應(yīng)的參數(shù)。具體參數(shù)設(shè)置如下面表格所示。S-N曲線Ab應(yīng)力底線（kpa）Curve120315e3Curve221.5315e3其它參數(shù)采取默認(rèn)設(shè)置即可。2.3 運(yùn)動(dòng)疲勞計(jì)算為了檢查數(shù)據(jù)的正確性，可以點(diǎn)擊工具欄上的Check data（F9）按鈕校核正確無誤后即可以點(diǎn)擊疲勞分析截面工具欄上的calculate fatigue（F10）按鈕，開始進(jìn)行運(yùn)動(dòng)疲勞分析，分析完畢之后將會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果，直接進(jìn)行分析和保存即可。2.4 結(jié)果分析運(yùn)動(dòng)疲勞分析結(jié)果主要有兩種形式，一種是疲勞曲線的形式給出，一種是以表格的形式給出，可以分別通過點(diǎn)擊分析完畢截面中的Graphs和Tables兩個(gè)按鈕來實(shí)現(xiàn)。3 安裝分析安裝分析與前面的總體強(qiáng)度分析和運(yùn)動(dòng)疲勞分析有較大區(qū)別，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1) 分析過程一般是動(dòng)態(tài)的；2) 頂部浮體一般是多個(gè)的；3) 管線不是直接與浮體相連，而是通過吊繩進(jìn)行操作。因此安裝分析從建立模型到分析設(shè)置都比較復(fù)雜一些。3.1 環(huán)境參數(shù)安裝過程的環(huán)境一般是在一年一遇風(fēng)浪流條件下進(jìn)行的，而且波浪多數(shù)考慮的是不規(guī)則波。其它環(huán)境參數(shù)的設(shè)定基本與前面總體強(qiáng)度分析和疲勞分析相同，具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。波浪準(zhǔn)備時(shí)間20s波浪譜Jonswap模擬時(shí)間1200s波高3.7浪向90deg周期6s系數(shù)（r）23.2 頂部浮體模型的創(chuàng)建在安裝過程中需要安裝船和半潛式平臺(tái)上的吊機(jī)同時(shí)作業(yè)，同時(shí)還需要不斷的監(jiān)測(cè)，才能順利的完成整個(gè)安裝過程。3.2.1 半潛式平臺(tái)模型半潛式平臺(tái)簡(jiǎn)化模型與前面總體強(qiáng)度和疲勞分析的模型基本一致，只需要把平臺(tái)的偏移去掉，載荷工況為安裝工況，同時(shí)立管也不與平臺(tái)相連即可。3.2.2 安裝船模型安裝船模型建立的過程與前面基本相似，也是先在工具欄上點(diǎn)擊New Vessel按鈕，在主窗口中一點(diǎn)即可，此時(shí)在模型樹中就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的安裝船類型數(shù)據(jù)。雙擊打開安裝船類型參數(shù)設(shè)置界面。如下如所示。然后按照給定的安裝船數(shù)據(jù)依次輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。如船長(zhǎng)、重量、重心；安裝船各個(gè)浪向六個(gè)自由度響應(yīng)數(shù)據(jù)；水動(dòng)力系數(shù)；最主要的是確定安裝船與平臺(tái)的相對(duì)位置，同時(shí)還可以適當(dāng)改變安裝船的外形輪廓，詳細(xì)操作和總體強(qiáng)度分析時(shí)建模相同，具體的參數(shù)可參考設(shè)計(jì)基礎(chǔ)文件，軟件設(shè)置如下面表格和示意圖所示。長(zhǎng)度150m初始位置XYZ方位RAO-29.9205-5.498.3deg運(yùn)動(dòng)RAO載荷RAO慢漂位移水動(dòng)力系數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)邊界123334然后根據(jù)設(shè)計(jì)方案，確定安裝船與平臺(tái)的總體布置，運(yùn)動(dòng)速度等，具體參數(shù)如下圖和表格所示所示。分析時(shí)間（s）運(yùn)動(dòng)速度（m/s）（安裝船不動(dòng)）相對(duì)角度（deg）200016000340001500060006000260002400024000最終建立完成的安裝船和半潛式平臺(tái)有限元模型如下圖所示。3.3 立管模型的建立立管模型參數(shù)與前面總體強(qiáng)度分析的有限元模型基本一致，只是此時(shí)立管內(nèi)部沒有流體，而且內(nèi)部壓力為零；只有在安裝中立管破壞時(shí)內(nèi)部才有流體和壓力。但是此時(shí)立管的兩端約束已經(jīng)發(fā)生了變化，立管頂部不與浮體相連，而是與起吊機(jī)的吊繩相連，因而頂部為自由端；底部還是與海底錨相連，但是位置發(fā)生了一些變化。其他參數(shù)與總體強(qiáng)度和疲勞分析基本相同，具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示：連接位置相對(duì)位置方向XYZ方位角懸掛角控制角自由（A端）-32205-17.498.31600海底（B端）-365.532505.65098.3860內(nèi)流密度（te/m3）內(nèi)壓（kpa)流體流動(dòng)速度（te/s）0003.4 吊繩模型的創(chuàng)建吊繩在整個(gè)動(dòng)態(tài)安裝的過程中長(zhǎng)度時(shí)刻在變化，因而需要采用可以改變長(zhǎng)度的單元來模擬，在軟件里Winch這個(gè)單元就可以用來模擬吊繩單元。在工具欄里點(diǎn)擊New Winch按鈕，在主窗口里一點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)一根winch模型，此時(shí)在模型樹里也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)置項(xiàng)。3.4.1 安裝船吊繩參數(shù)設(shè)置雙擊模型樹里的吊繩參數(shù)，將會(huì)出現(xiàn)吊繩參數(shù)設(shè)置界面，如下圖所示。3.4.1.1 連接（Connection）Winch的兩端一端應(yīng)與浮體相連，直接完成力的傳遞，另一端應(yīng)與立管的頂端相連，連接點(diǎn)可由相對(duì)坐標(biāo)來控制，同樣坐標(biāo)也是與誰相連就相對(duì)于那個(gè)坐標(biāo)系。具體參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。連接位置相對(duì)坐標(biāo)XYZ安裝船-251524.3SCR0003.4.1.2 Winch基本參數(shù)吊繩基本參數(shù)主要包括吊繩的剛度和尺寸，阻尼系數(shù)等，具體設(shè)置如下面表格和圖所示。剛度（KN）阻尼直徑（m）100000.010.083.4.1.3 Winch動(dòng)態(tài)分析過程吊繩動(dòng)態(tài)分析過程主要是通過吊繩的長(zhǎng)度來控制整個(gè)安裝位置，每個(gè)階段吊繩伸長(zhǎng)和縮短的長(zhǎng)度需要根據(jù)安裝船上的卷揚(yáng)機(jī)和起吊設(shè)備等參數(shù)來確定，數(shù)據(jù)來源于設(shè)計(jì)基礎(chǔ)文件，本項(xiàng)目參數(shù)設(shè)置如下面表格和圖所示。階段持續(xù)時(shí)間伸縮長(zhǎng)度0201.511600234016031501704605056020626007240-208240-603.4.2 平臺(tái)吊繩參數(shù)設(shè)置平臺(tái)上的吊繩一端連接于半潛式平臺(tái)之上，另一端連接于SCR的頂端。相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求與安裝船上的吊繩設(shè)置要求相同。主要也是包括吊繩連接的相對(duì)位置、吊繩的主要尺寸參數(shù)以及在