單點載荷作用下FLNG彎扭強(qiáng)度研究*

張倩倩 胡志強(qiáng) 陳 剛 趙晶瑞

(1.上海交通大學(xué)海洋工程國家重點實驗室 上海 200240; 2.高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心 上海 200240; 3.中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海 200011；4.中海油研究總院 北京 100028)

單點載荷作用下FLNG彎扭強(qiáng)度研究*

張倩倩1,2胡志強(qiáng)1,2陳 剛1,3趙晶瑞4

(1.上海交通大學(xué)海洋工程國家重點實驗室 上海 200240; 2.高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心 上海 200240; 3.中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海 200011；4.中海油研究總院 北京 100028)

利用有限元分析技術(shù)和SESAM軟件，以中海油研究總院與中國船舶海洋工程設(shè)計研究院聯(lián)合設(shè)計的FLNG為研究對象，建立了FLNG有限元模型、質(zhì)量模型及水動力模型；針對壓載、滿載及75%裝載工況，開展了FLNG波浪載荷長期預(yù)報，獲取了極端海況條件設(shè)計波參數(shù)；利用DeepC軟件開展耦合分析，獲得了FLNG系泊系統(tǒng)單點載荷；考慮靜水、波浪誘導(dǎo)載荷及系泊單點載荷聯(lián)合作用，研究了FLNG彎扭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。研究表明：FLNG結(jié)構(gòu)剛度較高，在百年一遇海況下結(jié)構(gòu)變形控制在較理想范圍內(nèi)，貨艙區(qū)域應(yīng)力水平較低；單點載荷對整船變形及裝置貨艙段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響較小；貨艙圍護(hù)系統(tǒng)在整船彎扭變形中較為安全。

FLNG；彎扭強(qiáng)度；有限元分析法；波浪載荷預(yù)報；單點系泊載荷

FLNG 是一種專門用于開采海上天然氣的新型浮式裝置，它是依靠系泊系統(tǒng)長期定位于作業(yè)海域，因此必須擁有抵御百年一遇臺風(fēng)的能力[1]。FLNG屬于大型的船型海洋工程結(jié)構(gòu)物，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特點研究可以參考FPSO和海洋平臺的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究方法。目前，國內(nèi)關(guān)于FLNG結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的研究并不充分，張東偉 等[2]采用數(shù)值模擬方法研究了FLNG舷側(cè)結(jié)構(gòu)的抗撞性能，通過在舷側(cè)模型中詳細(xì)建立圍護(hù)系統(tǒng)模型，并根據(jù)圍護(hù)系統(tǒng)的失效提出了FLNG碰撞的極限狀態(tài)；江建協(xié) 等[3-4]分別采用規(guī)范校核總縱強(qiáng)度和局部有限元分析法研究了FPSO強(qiáng)度特點，分析裝置運動及波浪誘導(dǎo)載荷規(guī)律；楊貴強(qiáng)[5]研究了FPSO的總縱強(qiáng)度計算方法，認(rèn)為FPSO的船型及承受的波浪條件不同于普通船舶，惡劣海況下必須用直接計算法進(jìn)行強(qiáng)度評估；徐亦斌 等[6]對內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO進(jìn)行了局部強(qiáng)度分析；張海彬[7]研究了FPSO和半潛式平臺線性及非線性波浪載荷計算方法，認(rèn)為錨泊系統(tǒng)對FPSO的運動和波浪載荷影響隨著水深的增加有增大趨勢；張海彬 等[8-10]研究了半潛式平臺的波浪載荷預(yù)報、整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的計算方法；孫立強(qiáng) 等[11-12]采用有限元法和設(shè)計波法，忽略風(fēng)和流的影響，分析了風(fēng)暴自存工況下非對稱主體結(jié)構(gòu)半潛式重型起吊平臺總體強(qiáng)度，并結(jié)合冰載荷研究了深水半潛式鉆井平臺總體強(qiáng)度；曹劍鋒 等[13]基于Ansys/AQWA軟件，對極大型浮式結(jié)構(gòu)物進(jìn)行水動力響應(yīng)分析及波浪載荷預(yù)報，分析其總體強(qiáng)度；楊川 等[14]綜合考慮風(fēng)、浪和流聯(lián)合作用，將設(shè)計波浪載荷及風(fēng)力、流力和系泊力作用下的總體結(jié)構(gòu)有限元計算結(jié)果疊加，研究了Spar平臺總體強(qiáng)度。上述研究中，海洋工程結(jié)構(gòu)物及常規(guī)船舶的整體彎扭強(qiáng)度研究均沒有考慮貨艙圍護(hù)系統(tǒng)，F(xiàn)PSO、半潛式平臺和超大型浮式結(jié)構(gòu)物的總體強(qiáng)度研究通常不把單點載荷作用和波浪誘導(dǎo)作用聯(lián)合考慮，常規(guī)船亦是無需考慮系泊載荷。FLNG結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)海洋工程結(jié)構(gòu)物及常規(guī)船型均有較明顯的區(qū)別，因此，整體結(jié)構(gòu)變形是否會對液艙圍護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響以及單點載荷會在多大程度上影響總縱強(qiáng)度水平是FLNG結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究的重點。

本文以中海油研究總院與中國船舶海洋工程設(shè)計研究院聯(lián)合設(shè)計的FLNG為研究對象，利用有限元技術(shù)和SESAM軟件，針對壓載、滿載和75%裝載工況分別在頻域和時域分析中研究FLNG的波浪誘導(dǎo)載荷及系泊載荷，計算得到組合工況下FLNG彎扭強(qiáng)度，綜合分析裝置內(nèi)殼應(yīng)力水平及變形，評估貨艙圍護(hù)系統(tǒng)的安全性，并總結(jié)FLNG彎扭強(qiáng)度特點。

1 FLNG有限元模型

本文以中海油研究總院與中國船舶海洋工程設(shè)計研究院聯(lián)合設(shè)計的FLNG為研究對象，使用SESAM軟件對FLNG進(jìn)行全船有限元分析，F(xiàn)LNG彎扭強(qiáng)度分析基本計算流程見圖1。該FLNG總長340 m，型寬61 m，型深37 m，選取壓載、滿載和75%裝載情況進(jìn)行研究，其主尺度參數(shù)見表1。

圖1 FLNG彎扭強(qiáng)度分析基本流程Fig.1 Flow chart of global bending-torsion strength analysis of FLNG

表1 FLNG主尺度參數(shù)Table 1 Main dimensions of FLNG

1.1 水動力模型

將FLNG外殼定義為濕表面，取O-XYZ右手直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點在裝置尾部基線處，沿著船長方向指向船首為X方向，指向左舷為Y方向，沿著型深方向為Z方向，如圖2所示。

圖2 FLNG水動力模型Fig.2 Hydrodynamic model of FLNG

1.2 結(jié)構(gòu)質(zhì)量模型

建立FLNG有限元模型，模型縱向構(gòu)件包括甲板、外板、內(nèi)底板、內(nèi)殼縱艙壁、中縱艙壁、縱桁、縱骨等，橫向構(gòu)件包括橫向框架、橫艙壁等。梁單元模擬縱骨、扶強(qiáng)材，板單元模擬裝置的內(nèi)外板、艙壁及桁材等其他構(gòu)件。FLNG質(zhì)量為15萬t，其中裝置鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量約為7.4萬t，圍護(hù)系統(tǒng)質(zhì)量約為0.5萬t，上部模塊質(zhì)量約為3.5萬t，管路、電氣、舾裝、設(shè)備等其他部分質(zhì)量約為3.6萬t，通過調(diào)整艙段密度及設(shè)置質(zhì)量點的形式調(diào)整空船質(zhì)量模型。FLNG全船有限元模型包括465 748個節(jié)點和697 654個單元，如圖3所示。為方便了解其貨艙結(jié)構(gòu)，截取中間艙段模型，如圖4所示。

圖3 FLNG有限元模型Fig.3 Finite element model of FLNG

圖4 FLNG裝置中LNG段有限元模型Fig.4 Finite element model of FLNG device LNG cargo

針對壓載、滿載及75%裝載工況，在SESAM/Hydrod模塊中分別根據(jù)實際裝載工況的液艙裝載量情況調(diào)整全船的質(zhì)量模型，使得最終質(zhì)量模型的重心及質(zhì)量分布符合實際裝置在該裝載工況下的位置及分布。

2 計算工況和外載荷分析

FLNG采用單點系泊系統(tǒng)定位方式，在海洋環(huán)境中將承受重力、浮力、風(fēng)、浪、流等載荷的作用，單點處的載荷體現(xiàn)了FLNG在風(fēng)、海流和波浪平均漂移力作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。FLNG裝置濕表面的水動壓力以及液艙內(nèi)LNG、LPG等貨油、淡水和壓載水的靜載荷和運動引起的慣性載荷，通過SESAM程序可以自動將其加載到有限元模型上。

2.1 波浪誘導(dǎo)載荷

研究FLNG彎扭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，需要對其多個受力狀態(tài)進(jìn)行分析，如最大垂向彎曲、最大垂向剪切和最大扭矩等。FLNG的質(zhì)量分布與常規(guī)船不同，上部生產(chǎn)模塊重心較高，而LNG密度較小，使得FLNG的重心比較高，極端海況條件下裝置上部生產(chǎn)模塊搖蕩比較劇烈，裝置運動幅度較大，慣性力較大，上部模塊與甲板之間連接可能引起甲板區(qū)域結(jié)構(gòu)處于高應(yīng)力水平，故有必要對其進(jìn)行加速度預(yù)報。選取船中(1/2L)垂直彎矩及剪力，距船尾1/4L、3/4L處扭矩及垂直剪力以及左右舷舷頂列板與甲板邊板相交點處A、B、C、D共4個點(圖5)的垂向加速度作為選取設(shè)計波的控制參數(shù)，如表2所示。

圖5 FLNG設(shè)計波控制參數(shù)選取點A、B、C、D位置示意圖Fig.5 Positions A,B,C and D of FLNG design wave control paramters

表2 FLNG設(shè)計波控制參數(shù)的選取Table 2 FLNG design wave selection of control parameters

由于FLNG內(nèi)轉(zhuǎn)塔在船首，采用單點系泊定位，船首與波浪的夾角通常在較小范圍之內(nèi)，其浪向角搜索范圍是145°～180°，共8個浪向；波浪頻率搜索范圍是0.05～1.50 rad/s，間隔0.05 rad/s，共30個頻率，分別計算相應(yīng)特征波浪載荷的傳遞函數(shù)。以滿載工況為例，F(xiàn)LNG的垂蕩運動、橫搖運動、船中垂直彎矩、距船尾1/4L截面扭矩及垂直剪力和C點垂向加速度的傳遞函數(shù)如圖6所示。

采用南海波浪散布圖[15]和JONSWAP譜，譜峰因子為2.4，各個浪向等概率作用在裝置上，進(jìn)行波浪載荷長期預(yù)報獲得重現(xiàn)期為100年的裝置垂直彎矩、垂直剪力、扭矩及加速度值，并獲得主要計算工況的等效設(shè)計波。限于篇幅，本文僅展示如表3～5所示的部分設(shè)計波參數(shù)。

通過長期預(yù)報得到壓載、滿載及75%裝載工況的垂直彎矩、垂直剪力及扭矩(100年重現(xiàn)期)沿船長的分布曲線，如圖7所示,圖中站號為從船尾至船首，縱向從0站到20站(FLNG長340 m，每站17 m)。從圖7可以看出，F(xiàn)LNG最大垂直彎矩出現(xiàn)在船中位置，垂直剪力在距船尾1/4L及3/4L附近出現(xiàn)峰值，扭矩在距船尾1/4L附近出現(xiàn)峰值。

圖6 FLNG滿載工況下運動及載荷傳遞函數(shù)Fig.6 Motion and load transfer functions for FLNG full load working condition

表3 壓載工況下FLNG主要計算工況的設(shè)計波參數(shù)Table 3 Design wave parameters of mainly calculate conditions for FLNG ballast condition

表4 滿載工況下FLNG主要計算工況的設(shè)計波參數(shù)Table 4 Design wave parameters of main calculate conditions for FLNG full load

表5 75%裝載工況下FLNG主要計算工況的設(shè)計波參數(shù)Table 5 Design wave parameters of main calculate conditions for 75% load

圖7 長期預(yù)報值沿FLNG長方向分布(100年重現(xiàn)期)Fig.7 Long term prediction values distribution along FLNG hull(100 year return period)

2.2 單點系泊載荷

FLNG單點系泊系統(tǒng)能夠使裝置在海洋環(huán)境中規(guī)避較大的風(fēng)浪，處于受力相對較小的狀態(tài)。系泊系統(tǒng)的受力主要取決于風(fēng)、浪、流的聯(lián)合作用，F(xiàn)LNG在這3個力的合力及系泊力的共同作用下保持動態(tài)平衡狀態(tài)[16]。

本研究中采用的系泊系統(tǒng)錨鏈分為3組，每組5根錨鏈，總共15根錨鏈，每組之間夾角為120°，每組內(nèi)2根錨鏈夾角為5°，如圖8所示。根據(jù)頻域范圍分析FLNG的運動特性，建立FLNG裝置與系泊系統(tǒng)耦合的數(shù)值分析模型，如圖9所示。利用DeepC模塊模擬百年一遇臺風(fēng)海況3 h下的環(huán)境條件，獲得系泊錨鏈頂端張力時歷結(jié)果。由于FLNG波浪誘導(dǎo)載荷是通過一百年長期預(yù)報獲得，故取百年一遇海洋環(huán)境參數(shù)研究系泊載荷，如表6所示。根據(jù)不同設(shè)計波的浪向，取風(fēng)、浪、流組合場景，使得該場景下的浪向與波浪誘導(dǎo)載荷浪向相一致。

圖8 FLNG錨鏈布置圖[17]Fig.8 FLNG mooring system

圖9 FLNG與系泊系統(tǒng)耦合的數(shù)值分析模型Fig.9 FLNG numerical analysis model of coupling with mooring systems

表6 海洋環(huán)境參數(shù)Table 6 Parameters of the environmental conditions

在波浪載荷整船強(qiáng)度計算中，采用的是準(zhǔn)靜態(tài)計算方法，等效為某一時刻規(guī)則波作用在裝置上的強(qiáng)度，故對于單點載荷也應(yīng)選取為某一時刻的載荷，使其與波浪載荷計算一致。根據(jù)FLNG運動時歷，選取各個工況下首搖為0的時刻，使得該時刻下的波浪方向與船首夾角和設(shè)計波一致，提取該時刻下各個錨鏈的張力分量，計算獲得作用于裝置上的系泊系統(tǒng)單點載荷，如表7所示。

表7 FLNG單點系泊載荷分量Table 7 Components of FLNG single mooring loads

3 整船強(qiáng)度特點分析

3.1 整船變形分析

根據(jù)是否考慮單點載荷情況，分別獲得FLNG斜浪彎扭變形云圖及裝置梁彎扭最大變形量，如圖10、表8所示。計算結(jié)果表明，F(xiàn)LNG整體變形量在合理范圍內(nèi)，單點載荷作用輕微地減小了整體的最大變形量，但對整體的變形影響并不大。由于FLNG所有肋位均布置強(qiáng)框架，故裝置結(jié)構(gòu)剛性較高，裝置變形不大。FLNG的LNG艙居于船中，LPG和凝析油艙位于船尾，其質(zhì)量分布特殊，船中較輕，首尾質(zhì)量相對較大，使得裝置的中拱靜水彎矩較大，故極端海況下裝置的中拱變形狀態(tài)較為危險。由于單點載荷作用點位于裝置梁的首端，垂直向下的分量較大，使得裝置產(chǎn)生中垂變形，從而抵消一部分極端海況下裝置的中拱變形，而載荷作用點距離船首約束點較近，而距離船中較遠(yuǎn)，故對整船的變形影響較小。

3.2 應(yīng)力結(jié)果分析

圖10 B1工況下FLNG梁變形圖Fig.10 FLNG beam deformation graphs for B1 condition

表8 考慮單點載荷和不考慮單點載荷FLNG梁最大變形量Table 8 Considering a single point load and not considering single point load FLNG beam deformation

分析計算結(jié)果可知，F(xiàn)LNG貨艙區(qū)域整體應(yīng)力水平較低，如圖11所示。由于FLNG貨艙圍護(hù)系統(tǒng)采用NO96型，裝置梁的慣性矩儲備比較好，采用雙層底、雙層甲板、雙層橫艙壁以及雙層縱向隔離艙壁的布置，非常有利于減小主要支撐構(gòu)件的跨距和增加主要支撐構(gòu)件的翼板寬度；采用雙排LNG液貨艙，且每檔肋位處均設(shè)置強(qiáng)框架，抵抗彎扭能力較強(qiáng)，因此結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度都大。在FLNG結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于其整體強(qiáng)度十分富裕，則應(yīng)當(dāng)以局部強(qiáng)度作為控制工況。

圖11 B1工況下FLNG中艙段主要構(gòu)件應(yīng)力分布Fig.11 B1 conditions FLNG tank in the period of the stress distribution of main components

各個工況計算結(jié)果表明，取距FLNG船船尾1/4L截面處扭矩、船中垂直彎矩、距船尾3/4L甲板邊板處垂向加速度為載荷控制參數(shù)，進(jìn)行強(qiáng)度計算的應(yīng)力結(jié)果偏大，該工況下各主要構(gòu)件的最大Von Mises應(yīng)力如表9所示。結(jié)果表明，相對于迎浪而言，斜浪工況對FLNG結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求較高。由此可知，F(xiàn)LNG重心高，上部模塊質(zhì)量大，裝置運動引起的慣性力對于下部裝置結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，斜浪狀態(tài)下這種影響最為明顯。

表9 典型壓載工況下FLNG主要構(gòu)件最大Von Mises應(yīng)力Table 9 Maximum Von Mises stresses of the main components for the typical ballast conditions

通過對比發(fā)現(xiàn)，將單點載荷作用考慮到裝置彎扭強(qiáng)度分析中，裝置中貨艙區(qū)各主要構(gòu)件的最大Von Mises應(yīng)力反而比不考慮單點載荷情況下的應(yīng)力小2 MPa左右，但單點載荷對裝置系泊點附近區(qū)域影響較大。由上述分析可知，單點載荷作用可以抵消部分中拱變形，減小承擔(dān)中拱變形的裝置中段結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，其作用點距離船首約束點較近，作用力臂較小，而船中距離船首約束點較遠(yuǎn)，因此單點載荷對船中貨艙區(qū)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響并不大，對船首系泊點附近結(jié)構(gòu)影響較大。所以，在FLNG貨艙艙段強(qiáng)度分析中，不考慮系泊系統(tǒng)單點載荷的結(jié)果反而偏于保守，而船首局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析中必須要考慮單點載荷作用。

對于75%裝載工況，僅裝置中間2個壓載艙內(nèi)裝滿，恰好處于FR170和FR210處的水密艙壁之間，該處壓載艙艙壁單向承受壓載水載荷，其底邊艙肋板處于高應(yīng)力區(qū)。當(dāng)大構(gòu)件承受較大載荷時，如果存在結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，必然會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，故需要對這些部位進(jìn)行詳細(xì)建模，開展局部詳細(xì)應(yīng)力分析，若強(qiáng)度不夠，則需要采取局部加強(qiáng)措施，如局部鋼板加強(qiáng)或增加加強(qiáng)筋等。FLNG區(qū)別于LNG運輸船的最大特點之一就是各個液貨艙裝載量的不確定性，故需要針對多種裝載工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算，建議對于類似單側(cè)承載較大液體載荷的艙壁都進(jìn)行局部詳細(xì)應(yīng)力分析，并校核其強(qiáng)度是否足夠。對于壓載、滿載工況，壓載水艙均空或者均滿，艙與艙之間的橫艙壁受到雙側(cè)壓載水的擠壓，總體合力較小。同樣，單方向上的液貨壓力會使橫艙壁變形很大，但在相鄰橫艙壁之間的隔離空艙設(shè)有橫向桁材，傳遞兩側(cè)艙壁的擠壓，使得液艙艙壁整體變形不大，且應(yīng)力水平不高。

3.3 圍護(hù)系統(tǒng)安全性評估

FLNG貨艙圍護(hù)系統(tǒng)采用NO96型，這是區(qū)別于FPSO最大的特點之一，圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)備商對LNG液貨艙的內(nèi)殼應(yīng)力附有特殊的要求，且圍護(hù)系統(tǒng)不能承受大的變形。FLNG貨艙圍護(hù)系統(tǒng)的研究可以參照LNGC相關(guān)的規(guī)范和研究成果。圖12a為壓載斜浪扭轉(zhuǎn)工況下FLNG裝置內(nèi)殼應(yīng)力分布，內(nèi)殼最大Von Mises應(yīng)力為95.1 MPa，艙段內(nèi)殼材料為普通鋼Q235，經(jīng)計算屈服利用因子小于0.5。綜合分析其他工況計算結(jié)果，內(nèi)殼滿足縱向應(yīng)力小于120 MPa,屈服利用因子小于0.75的條件，認(rèn)為貨艙區(qū)域裝置內(nèi)殼應(yīng)力水平可以滿足設(shè)備商的要求[18-19]。另外，Han[20]在研究LNGC船冰碰撞時，認(rèn)為裝置內(nèi)殼的最大變形量為70 cm。本研究中的裝置艙段內(nèi)殼相對變形量很小，以B1工況中縱艙壁為例，如圖12b、c所示，Y方向相對變形量不足8 mm，Z方向相對變形量小于40 mm，遠(yuǎn)小于70 cm。因此，在極端海況下FLNG船貨艙圍護(hù)系統(tǒng)在整船彎扭變形中比較安全。

圖12 FLNG裝置B1工況艙段內(nèi)殼應(yīng)力分布及中縱艙壁變形Fig.12 Stress distribution of inner hull and deformation of the middle longitudinal bulkhead for B1 condition

4 結(jié)論

1) 由于FLNG每個肋位均為強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)，總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大，故其抵抗總縱彎曲的能力較強(qiáng)，在百年一遇風(fēng)浪海況下整船變形在合理范圍之內(nèi)，貨艙區(qū)域應(yīng)力水平較低。

2) FLNG重心高，運動引起的慣性力對下部裝置結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，斜浪狀態(tài)下這種影響最為明顯。

3) 單點載荷對船中貨艙區(qū)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響并不大，而對船首系泊點附近結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響較大,因此在FLNG貨艙艙段強(qiáng)度分析中不考慮系泊系統(tǒng)單點載荷的結(jié)果偏于保守，船首局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析中必須要考慮單點載荷的計算。

4) FLNG抵抗彎扭載荷過程中，裝置內(nèi)殼的應(yīng)力水平較低且相對變形量較小，圍護(hù)系統(tǒng)安全。

[1] 趙文華，楊建民，胡志強(qiáng)，等.大型浮式液化天然氣開發(fā)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國海上油氣，2013,25(1)：82-86,90.ZHAO Wenhua,YANG Jianmin,HU Zhiqiang,et al.Status of key technology and developing tendency for FLNG[J].China Offshore Oil and Gas,2013,25(1):82-86,90.

[2] 張東偉，胡志強(qiáng)，陳剛.FLNG舷側(cè)結(jié)構(gòu)與LNGC旁靠時的抗撞性研究[C]∥第24屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集,2015：591-600.

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(編輯：葉秋敏)

Bending-torsional strength of FLNG with single point loads

ZHANG Qianqian1,2HU Zhiqiang1,2CHEN Gang1,3ZHAO Jingrui4

(1.StateKeyLaboratoryofOceanEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China; 2.CollaborativeInnovationCenterforAdvancedShipandDeep-SeaExploration(CISSE),Shanghai200240,China; 3.MarineDesign&ResearchInstituteofChina,Shanghai200011,China; 4.CNOOCResearchInstitute,Beijing100028,China)

Based on the finite element analysis methodology and SESAM software, the finite element model, mass model and hydrodynamic model of the FLNG designed by CNOOC Research Institute and Marine Design & Research Institute of China were established.For ballast, full load and 75% load scenarios, the long term predictions of wave loads were performed through the coupling analysis.Meanwhile, the design wave parameters were acquired under the extreme sea conditions.Bending-torsional strength of the FLNG vessel was investigated, considering the still water and wave-induced loads with single point mooring loads simultaneously.It is concluded that the structural rigidity of FLNG is satisfying and strain level of cargo area is within the safety range under the 100-year wave condition.The deformation of the global hull and structural strength of the cargo hold are less affected by single point loads.The security of the cargo containment system under bending-torsional deformation of global hull can be guaranteed.

FLNG; bending-torsional strength; finite element method; wave load prediction; single point load

*國家自然基金重點項目“畸形波的動力學(xué)機(jī)理及其對深海平臺強(qiáng)非線性作用研究 (編號：51239007) ”部分研究成果。

張倩倩，女，上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院在讀碩士研究生，主要研究方向為船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。地址：上海市閔行區(qū)東川路800號(郵編：200240)。E-mail:zqq_137@sjtu.edu.cn。

1673-1506(2017)01-0124-09

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.01.019

張倩倩,胡志強(qiáng),陳剛，等.單點載荷作用下FLNG彎扭強(qiáng)度研究[J].中國海上油氣，2017,29(1)：124-132.

ZHANG Qianqian,HU Zhiqiang,CHEN Gang,et al.Bending-torsional strength of FLNG with single point loads[J].China Offshore Oil and Gas,2017,29(1):124-132.

U661.43

A

2016-06-14 改回日期：2016-07-25