自升式海洋平台的结构可分为平台主体、桩腿和桩靴等部分，桩腿的强度安全与否会直接关系到平台整体的安全性。因此，在对桩腿进行开孔后，必须重新对桩腿结构进行结构的强度分析与屈曲安全计算与校核。本文针对辽河作业一号自升式平台的桩腿进行了强度与屈曲计算。利用MSC Patran建立了开孔桩腿结构的有限元计算模型，根据不同工况下外载荷与平台自重建立了桩腿的边界条件。采用ABAQUS为结构分析的求解程序，计算桩腿的应力，将开孔桩腿的应力与未开孔时的桩腿应力进行比较，并进行强度校核。最后还对桩腿的屈曲强度进行了校核。
      辽河一号自升式平台在安装冲桩管线时，需要在桩腿上开孔，而开孔位置无法避开桩腿高应力区，因而需要对开孔桩腿结构进行局部强度分析，分别选取艏桩和艉左桩作为分析对象，建立结构计算的有限元模型，如图1所示为平台艏桩的有限元模型，图2为艏桩开孔处的局部有限元网格。
      桩腿材料为D32钢，最下部5m为E32钢，桩腿内组合型材采用D32钢(均为船用钢)，其主要材料特性为：屈服极限σs=315MPa，密度ρ=7857kg/m3，弹性模量E=210GPa，剪切模量G=80GPa。在有限元计算中，坐标原点取在对应于平台整体分析的z=0的柱腿中心位置，即平台基线处，取X轴沿平台长度方向，指向艏为正；取Y轴沿平台宽度方向，向左为正；取Z轴沿垂向，向上为正。开孔处内部加强结构如图3所示，其有限元网格图4所示。
      在有限元计算中，坐标原点取在对应于平台整体分析的z=0的柱腿中心位置，即平台基线处，取X轴沿平台长度方向，指向艏为正；取Y轴沿平台宽度方向，向左为正；取Z轴沿垂向，向上为正。开孔处内部加强结构如图3所示，其有限元网格图4所示。计算过程中分别建立了艏桩和艉左桩的结构有限元模型，以便进行局部强度校核计算。结构模型对整个桩腿的各构件进行模拟，详细反映纵桁、水平撑杆以及桩靴内部结构，模型对桩腿喷冲接口的开孔位置以及开孔周围的加强结构进行了细致的模拟。
      对整个桩腿模型都采用板壳单元，网格足够细密，桩腿的外壳沿圆周设置52个节点，其网格尺度大约为163mm。为更真实地反映喷冲接口开孔边缘的应力结果，其周围的网格划分更加细密，小孔周围布置32个节点，其网格尺度大约为15mm。模型网格单元一般采用四边形板壳单元，并尽量划分为正方形单元。对于极少部分网格划分比较困难的地方，采用三角形板壳单元。在纵向桁材和水平撑杆腹板以及肘板腹板上，沿垂直方向布置不少于3个板单元。艏桩模型划分为66621个单元，共62244个节点。艉左桩划分为66075个单元，共61701个节点。

                                                                                专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司www.nataid.com，转载请注明出处和相关链接！