海洋平台导管架构件参数自动计算系统
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ANSYS的导管架海洋平台优化分析
1 前言随着我国海洋石油战略的实施，海洋石油开发显得越来越重要。
导管架海洋平台作为海洋资源开发的基础性设施，由于性能优良，施工方便等优点，很快得到推广和发展。
因此针对目标平台所处海域海况以及生产需求的导管架海洋平台优化设计成为一项重要的研究内容。
由于海洋平台结构复杂、体积庞大，传统的分析方法由于计算过程繁杂、计算量大等原因难以对导管架海洋平台整体的位移及各局部结构的受力状态给予准确计算。
笔者借助于大型CAE软件ANSYS的优化分析功能，以国内某导管架海洋平台为研究对象，通过建立合适的导管架平台有限元模型，对海洋平台在海洋波浪荷载和风荷载作用下的受力进行分析，并对海洋平台进行优化，从而为海洋平台为安全运行、成本控制提供了合理的数字化分析结果。
2 导管架海洋平台模型建立本文以某导管架海洋平台为例，计算结构总模型及各层间导管布置如图1所示，采用固定式导管架结构，生产平台导管架为6腿成矩形布置，工作点平面尺寸为32m×34m。
上部组块共分四层，主尺寸为46m×40m，层高8m，设计水深为12.2m。
该类型的海洋平台由上部结构和基础结构两部分组成。
上部结构指平台的甲板梁、板、立柱等结构；基础结构又叫支承结构，由导管架和桩组成。
3 导管架海洋平台受力分析运用ANSYS软件，对导管架平台进行受力分析，得到平台的最大位移，最大MISES应力的变化情况。
平台腿1和腿2的水平向位移及MISES应力随平台腿深度的变化如图6和图7所示。
由图6和图7可以看出，当平台腿深度为0.88m时，平台腿2的水平方向位移为7.96mm，对应该位置点的MISES应力为4.85MPa；当平台腿深度增大到11.3m时，平台腿2的水平方向位移为2.44mm，对应该位置点的MISES应力为9.40MPa；由此可以得出，随着平台腿深度的增大，导管架腿的Y方向位移逐渐减小，但其MISES应力逐渐增大。
4 导管架平台优化分析ANSYS结构优化提供两种算法，一种是零阶近似算法，另一种是一阶算法，本文采用一阶算法，选择各层型钢梁以及导管架结构中柱的剖面尺寸作为优化设计的对象。
海洋导管架平台安全数字化技术研究
然而，目的研究主要集中在材料、设计参数的选择等方面，而对其结 构形态、构造方法等关键问题的研究尚不充分。
二、导管架海洋平台结构优化设 计研究方法
结构优化设计的方法主要包括实验设计、数值模拟和人工智能等。实验设计 通过在实验室内模拟各种工况，对平台结构进行实际测试，以获取最真实有效的 数据。数值模拟则利用计算机技术，对平台结构进行一系列虚拟仿真，以得出最 优设计方案。人工智能则通过建立数学模型，运用遗传算法、神经网络等手段， 实现平台结构的智能优化。
3、环境条件：海况、风荷载、浪高等环境条件也会影响平台的地震响应。 例如，在强风和巨浪条件下，平台会发生风致振动和海流振动，这些因素会与地 震响应产生耦合作用，增加平台的损伤风险。
参考内容二
导管架海洋平台结构优化设计： 现状、挑战与未来
导管架海洋平台，作为海洋工程的重要组成部分，在能源、通信、科研等领 域具有广泛的应用。随着海洋工程的不断发展，对导管架海洋平台结构优化设计 的需求也日益迫切。本次演示将探讨导管架海洋平台结构优化设计的研究现状、 挑战以及未来研究方向。
文献综述
过去的研究主要集中在导管架海洋平台的动力特性、设计方法、环境荷载等 方面，对于地震响应的研究相对较少。已有的研究主要从数值模拟和实验两个方 面展开。数值模拟方面，研究者利用有限元方法对平台进行建模，探讨了地震作 用下的响应规律和影响因素；实验方面，通过振动台试验和实地测试等方法，研 究了平台的地震反应和损伤机理。
一、导管架海洋平台结构优化设 计研究现状
导管架海洋平台的优化设计研究主要集中在结构分析、稳定性评估和耐候性 等方面。结构分析主要平台结构的承载能力和位移，旨在确保平台在各种工况下 的安全性。稳定性评估则侧重于研究平台在风、浪、流等环境条件下的稳定性， 以保证其功能的可靠性。耐候性研究则针对平台的抗腐蚀、防生物附着等问题， 以提高平台的服役寿命。
海洋平台设计原理-导管架平台
导 管 架 平 台 结 构 专 题
导管架运输与安装
装船与运输方法
吊装装船
拖拉滑移装船 浮运
导 管 架 平 台 结 构 专 题
导管架运输与安装
安装
船舶就位
导管架起吊下水/导管架滑移下水 导管架就位（导管架扶正）
吊桩、插桩
打桩 导管架调平
打桩
导管架最终调平 灌浆
安装附件
平台）；板厚小于50mm的其他结构，用D36钢，但北方大气温度可能低于-20度，
故飞溅区和大气区采用E36钢；普通附属结构，比如井口（conductor guide）、 防沉板采用碳素钢，如Q235或20#钢； 焊接工艺：平台建造的结构焊接标准基本都采用 AWS D1.1。在开始焊接之前， 必须熟悉加工设计图，了解整个结构有多少焊接类型，多少形式坡口，多少板 厚，多少焊接位置； 质量检验
拉筋杆在节点部位采用加厚壁段时(或采用特种钢材),其从节点延伸的长度包括
焊脚在内,至少为拉筋杆直径且不小于610mm；
一般同心管节点采用工作点的偏离不超过D/4,以达到非搭接支杆间具有
51mm
的最小间隙；
当两根及以上管件相交,大直径管应作为连续构件.拉筋杆的装配顺序应由壁厚/
直径确定.壁厚最大的应作为直通构件 ,其他管件按照壁厚递减顺序 ;如壁厚相同 , 则直径较大者作为直通杆件；
防海生物marine growth protection：防止海生物附着于导管架上；
注水系统flooding system：安装时向导管架的密封舱注水，使导管架由 水平状态旋转为直立状态；
登船平台
导 管 架 平 台 结 构 专 题
……
导管架平台简介
发展
1947年，墨西哥湾，6m水深； 1978年，工作水深已达312m； 导管架之最：高度486m；工作水深411m，墨西哥湾； 最主要的固定式平台：钢质导管架式平台。
基于AutoCAD的海上平台导管架单件图自动生成系统研究与开发
零 件 均 由 Ａｕｏ ａ ｔＣ ｄ设 计 ， 果 一 般 为 三 维 图 形 ， 由 于 海 洋 平 台 是 一 个 结 但 庞 大 、 杂 的体 系 ， 果 用 三 维 图 形 来 表 示 平 台 的 整 体 结 构 ， 然 会 使 图 复 如 必
形 变 的 异 常 复 杂 ， 低 了 直 观 性 和 操 作 性 。 因 此 本 系 统 所 直 接 处 理 的是 降
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第 ９卷
第 ５ 期
天 津职 业 院校 联合 学 报
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉｎｉ Ｖ ｃ ｔ ｎ ｌｎｔｕｅ ｏ ｒａ ｏ ａ ｊ ｏ ａｉ ａ Ｉｓｉ ｔｓ Ｔ ｎ ｏ ｔ
Ｎ ｏ ． ｏ ．９ ５Ｖ １
Ｓ ｐ．２０ ７ ｅ ０
２０ ０ ７年 ９月
基于 Ａｕｏ ＡＤ 的海 上平 台导 管架单件 图 ｔＣ 自动生成 系统研 究 与开发
韩 文 成
（ 津轻 工职 业技 术 学 院 ， 津 市 ３ ０ ８ ） 天 天 ０ ３ ０上 平 台导 管 架 管 件 ， 系统 输 入 为 海 洋 平 台 的 结 构 单 线 图 ， 系统 输 出
能 化 的海 上 平 台导 管 架 单 件 图 自动 生 成 系统 。
一
、
海 上 平 台 导 管 架 单 线 图结 构 系 统
海 上 平 台是 由若 干 根 导 管 架 通 过 焊 接 而 形 成 的框 架 结 构 ， 管 架 的 导
形 式 多 种 多 样 ， 括 管 、 、 、 等 结 构 。 由于 海 上 平 台 制 造 中 所 使 用 的 包 板 环 锥
化 技 术 的 一种 应 用 。
关键词 ： 海上平 台； 管架 ； 贯线 ； 导 相 单件 图 ； 形 词 典 图
形 变 的 异 常 复 杂 ， 低 了 直 观 性 和 操 作 性 。 因 此 本 系 统 所 直 接 处 理 的是 降
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Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉｎｉ Ｖ ｃ ｔ ｎ ｌｎｔｕｅ ｏ ｒａ ｏ ａ ｊ ｏ ａｉ ａ Ｉｓｉ ｔｓ Ｔ ｎ ｏ ｔ
Ｎ ｏ ． ｏ ．９ ５Ｖ １
Ｓ ｐ．２０ ７ ｅ ０
２０ ０ ７年 ９月
基于 Ａｕｏ ＡＤ 的海 上平 台导 管架单件 图 ｔＣ 自动生成 系统研 究 与开发
韩 文 成
（ 津轻 工职 业技 术 学 院 ， 津 市 ３ ０ ８ ） 天 天 ０ ３ ０上 平 台导 管 架 管 件 ， 系统 输 入 为 海 洋 平 台 的 结 构 单 线 图 ， 系统 输 出
能 化 的海 上 平 台导 管 架 单 件 图 自动 生 成 系统 。
一
、
海 上 平 台 导 管 架 单 线 图结 构 系 统
海 上 平 台是 由若 干 根 导 管 架 通 过 焊 接 而 形 成 的框 架 结 构 ， 管 架 的 导
形 式 多 种 多 样 ， 括 管 、 、 、 等 结 构 。 由于 海 上 平 台 制 造 中 所 使 用 的 包 板 环 锥
化 技 术 的 一种 应 用 。
关键词 ： 海上平 台； 管架 ； 贯线 ； 导 相 单件 图 ； 形 词 典 图
海洋平台结构与强度 第6章 导管架式平台强度分析
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
11
(2)活载荷：活载荷为平台使用期间施加于平台上的 载荷，它随平台作业类型的不同而变化，按其时间变 化与作用可分为可变载荷与动力载荷。对于可变载荷 的数值，由于其作用位置变化缓慢，可作为静载荷处 理，它包括； ①钻井和生产设备的重量，这些设备可以移上或移 下平台，并可以在平台上移动； ②生活区、直升机平台的重量，生活供给设备、救 生设备、潜水设备及公用设备的重量，这些设备也可 以移上或移下平台； ③贮藏舱中消耗性的供给物品及液体重量； ④海生物附着和冰的聚积所增加的重量。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
15
CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
16
CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
17
二、 结构的理想化及构件应力计算
导管架结构支承于桩基上，桩基对导管架起 着支承和约束作用，因此在分析导管架平台时，必 须考虑结构—桩—土的共同作用。 在建立计算模型时；目前较常用的方法是将 导管架结构部分理想化为空间刚架，而对桩基部分 则可理想化为等效的直立桩，如图6.1所示。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
1
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
2
上节主要内容
2、半潜式平台结构强度设计谱算法
半潜式平台设计谱法的计算通常可以分为四个 部分： 1、波浪外力分析 2、波浪载荷下的空间刚架计算 3、响应函数计算 4、短期与长期统计预报
第六章 导管架平台强度分析
11
(2)活载荷：活载荷为平台使用期间施加于平台上的 载荷，它随平台作业类型的不同而变化，按其时间变 化与作用可分为可变载荷与动力载荷。对于可变载荷 的数值，由于其作用位置变化缓慢，可作为静载荷处 理，它包括； ①钻井和生产设备的重量，这些设备可以移上或移 下平台，并可以在平台上移动； ②生活区、直升机平台的重量，生活供给设备、救 生设备、潜水设备及公用设备的重量，这些设备也可 以移上或移下平台； ③贮藏舱中消耗性的供给物品及液体重量； ④海生物附着和冰的聚积所增加的重量。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
16
CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
17
二、 结构的理想化及构件应力计算
导管架结构支承于桩基上，桩基对导管架起 着支承和约束作用，因此在分析导管架平台时，必 须考虑结构—桩—土的共同作用。 在建立计算模型时；目前较常用的方法是将 导管架结构部分理想化为空间刚架，而对桩基部分 则可理想化为等效的直立桩，如图6.1所示。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
1
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
2
上节主要内容
2、半潜式平台结构强度设计谱算法
半潜式平台设计谱法的计算通常可以分为四个 部分： 1、波浪外力分析 2、波浪载荷下的空间刚架计算 3、响应函数计算 4、短期与长期统计预报
基于统一设计变量方法的导管架海洋平台动力优化设计
基于统一设计变量方法的导管架海洋平台动力优化设计摘要：导管架海洋平台作为一种大型的空间刚架结构是海上石油作业的主体结构。
其构造复杂造价昂贵需要耗费大量的钢材。
因此在满足各种工作条件的前提下寻求对其结构的优化以减少重量降低成本具有重要的工程应用价值。
基于统一设计变量方法实现了导管架海洋平台在动冰载荷作用下的截面和形状动力优化设计。
计算结果表明应用统一设计变量方法同时进行截面和形状的优化设计结果明显好于截面优化设计结果。
关键词：优化设计；统一设计变量；导管架平台；动冰载荷引言海洋油气资源的开采离不开海洋平台。
海洋平台是一种海洋工程结构物，它为开发和利用海洋资源提供了海上作业与生活的场所。
随着我国海洋事业的快速发展，海洋平台在诸多海域得到了广泛的应用。
目前，应用海洋平台最为广泛的领域是海上油气资源的勘探与开发。
1意义导管架平台是当前全球海洋石油开采中使用较普遍的一类海洋结构物，它具备以下特征：以圆管为主要支撑构件，圆管横切面具备各向同性、封闭的特性，结构受力状态良好，易于加工建造，避免大范围与海水接触，防腐性能高；浮力作用明显；导管架腿型式影响着整个平台的稳定性；确定导管架设计位置后就能够打桩，简单快捷；平台在海上安装前可以在地面上分块建造，可以缩短工期，节省投资。
在此基础上，导管架平台在海洋石油天然气开采产业的使用较为普遍。
导管架平台的桩腿是其主要支撑结构，一般均是从腿内打主桩。
整个平台的稳定性主要受桩腿的承载能力的影响，而裙桩套筒的作用是连接平台的腿和桩。
在海洋开采产业由浅海开采到深海开采的背景下，腿内打主桩无法继续使用，只能通过水下打裙桩来代替。
与此同时，随着向深海方向的发展，由于更加严峻的海洋环境，导管架平台遇到了更大的挑战，对连接导管架裙桩套筒结构的设计提出了更严苛的要求。
2优化算法2.1随机搜索法（rand）随机搜索法可完成指定次数的分析循环并在每次循环中使用随机搜索变量值。
用户可以指定最大迭代次数和最大合理设计数。
导管架海上平台可靠度计算的随机有限元方法
— ｇ（ ｉ Ｘ２ … ， ）一 ０ Ｘ ， ， Ｘ （） ２
收 稿 日期 ：０ １ｌ— ８ ２ ０一 １０ 作 者简 介 ： 钢 军 （ ９ １）男 ， 士 ． 师 翟 １７一， 博 讲
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第 １ ７卷
第２ 期
中
国
海
洋
平
台
・１ ７・
１ ２ 失 效 概 率 和 可 靠 指 标 ．
构 件 的功 能 函数 出现 小 于零 （ ｚ＜ Ｏ ）的概率称 为该 构件 的失效概 率 Ｐ，
。
Ｐ ＜）， ｘ ， 一 ０ 二（ 一 三 删ｘ
。
（ ４ ）
，
其 中 凡 （ 是 极 限强 度 Ｒ的概 率分 布函数 ， ａｘ）为结构相应 量 ｓ的概率 密度 函数 通 常 ， 仅对 ｘ） ｆ 仅 于最简单 的结构 构件 ， 失效概 率 才可用两 个 随机变 量 Ｒ和 Ｓ表达 这 主要是 由 于 Ｒ和 Ｓ都不是 已知 的
、 墨 ｘ： … ｘ 为基本 变量 ， 它们 是结 构上 的各 种作 用荷 载、 材料性 能 和几何 参数等 当 ＝＞ ０对 、 结 构处 于可 靠状 态 ： ：一 ０时 ， 构处 于极 限状 态 ； 。＜ ０时 ， 构处 于失效状 态 。 当 结 当 结
１ 结 构 随 机 可 靠 性 分 析 的 概 念
结构 的可靠 性是 指结 构在规 定条 件下 和规定 时 间内完成预 定功 能 的能力 嵌据 述 的定 义 ． 然结 显 构 的可靠 性分 析属 于随机 分析 的范畴 ， 因为结 构 的一 系列基本 变量 都具有 不确定性 侧 媚 把结构抗 力 模 拟 为“ 机变 量” 随 的概 率模 型 ； 风雪 荷 载和接 面活 荷载模 拟 成“ 枧过程 ” 把地 轰作 用模 拟成 机 把 琏 ； 随 过程 ” 时 间序列” 或“ 的概 率模 型 。因此 结构 可靠 性分析应 当利 用统 计教学 建立散 学模 堡 、 即利 用统 计数 学 的理 论 和方 法来处理 结 构 问题 的随机 性 。目前 ， 在结构 可靠 性分 析中 ， 祝有 限元法是 丁分 有效 的二 雕 具 。结 构 的可靠 性问题 是 随机有 限元 的一个 重要 应用领域 。
收 稿 日期 ：０ １ｌ— ８ ２ ０一 １０ 作 者简 介 ： 钢 军 （ ９ １）男 ， 士 ． 师 翟 １７一， 博 讲
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・１ ７・
１ ２ 失 效 概 率 和 可 靠 指 标 ．
构 件 的功 能 函数 出现 小 于零 （ ｚ＜ Ｏ ）的概率称 为该 构件 的失效概 率 Ｐ，
。
Ｐ ＜）， ｘ ， 一 ０ 二（ 一 三 删ｘ
。
（ ４ ）
，
其 中 凡 （ 是 极 限强 度 Ｒ的概 率分 布函数 ， ａｘ）为结构相应 量 ｓ的概率 密度 函数 通 常 ， 仅对 ｘ） ｆ 仅 于最简单 的结构 构件 ， 失效概 率 才可用两 个 随机变 量 Ｒ和 Ｓ表达 这 主要是 由 于 Ｒ和 Ｓ都不是 已知 的
、 墨 ｘ： … ｘ 为基本 变量 ， 它们 是结 构上 的各 种作 用荷 载、 材料性 能 和几何 参数等 当 ＝＞ ０对 、 结 构处 于可 靠状 态 ： ：一 ０时 ， 构处 于极 限状 态 ； 。＜ ０时 ， 构处 于失效状 态 。 当 结 当 结
１ 结 构 随 机 可 靠 性 分 析 的 概 念
结构 的可靠 性是 指结 构在规 定条 件下 和规定 时 间内完成预 定功 能 的能力 嵌据 述 的定 义 ． 然结 显 构 的可靠 性分 析属 于随机 分析 的范畴 ， 因为结 构 的一 系列基本 变量 都具有 不确定性 侧 媚 把结构抗 力 模 拟 为“ 机变 量” 随 的概 率模 型 ； 风雪 荷 载和接 面活 荷载模 拟 成“ 枧过程 ” 把地 轰作 用模 拟成 机 把 琏 ； 随 过程 ” 时 间序列” 或“ 的概 率模 型 。因此 结构 可靠 性分析应 当利 用统 计教学 建立散 学模 堡 、 即利 用统 计数 学 的理 论 和方 法来处理 结 构 问题 的随机 性 。目前 ， 在结构 可靠 性分 析中 ， 祝有 限元法是 丁分 有效 的二 雕 具 。结 构 的可靠 性问题 是 随机有 限元 的一个 重要 应用领域 。
海洋平台设计课程讲义(导管架平台)-甘进
管
¾动力分析（Dynamic analysis）
架
平
¾疲劳分析（Fatigue analysis）
台
¾地震分析（Seismic analysis）
设
¾波浪拍击（Wave slam）
计
专
¾涡流激震（Vortex shedding），需分别考虑在位期
题
间、建造期间、运输期间。
导管架平台设计分析内容
¾安装分析（Installation analysis）
板结构中，设备在结构建造后安装。在模块化结构中，先建造甲板基础结构， 然后将设备模块起吊并固定在基础结构之内或之上。
导
管
架
平
台
设
计
专
题
导管架平台结构设计
¾导管架结构
导管架是导管架式平台的支撑结构。导
管架结构是由钢管或型钢焊接的构架，实
导
际是由三个方向的平面板架或平面桁架组 成的一个三维空间桁架结构。
管 进行总布置，计算总体性能，绘总体图，编写总体说明书、总体性能计算书以
及相关的试验成果报告等。总体设计要考虑整个平台的综合平衡，协调处理各
专业的要求，解决各专业之间可能出现的矛盾，以达到整体设计的合理性；
架
平
台 ¾结构设计：根据总体设计确定的结构型式，选择各部分的结构型式，确定其
设 尺寸，进行构件布置，绘结构图，进行结构计算，编写结构计算书和说明书，
结构设计包括整体结构设计和各部分结构设计；
计
专 ¾工艺设计：根据生产工艺要求，对工艺、设备、材料、布置、流程等内容进
行设计，编写工艺说明书及各种规格书（specification）。
题
导管架平台设计
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工 作点 偏移 （ 心 ） 错 。其定 义 图 ， 图 ｌ 示 。 如 所 （ ）轴交角 。支管轴线与主管轴线间夹角。 １ （ ）扭转 角 。主 管轴线 用 于计 算轴 交角 的那 ２
由 系 统 自动 完 成 。
过 左的海 洋 平 台 制造 中 ， 属 导管 架 构件 的数 金 据 资料 主要依 靠 图 纸 实行 人 工 管 理 ， 且 导管 架 之 并 间的几何 参 数 通 常 是 通 过 人 工 计 算 的方 法 输 入 系
２ 导 管 架 几 何 参 数 定 义
导 管 架几 何参 数是 进行 数 控 加工 的重 要依 据 ， 主要几 何参数 包括 ： 杆件 间 的轴交 角 、 扭转 角 、 偏心 、
ｃｏ ｓ ｄ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｏ ｓｏ ｎ ｌ ｓ ｃ ｅ ｔ ｃ （ ｎ ｅ ｓ ａ ｄ ｗ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉｔ ｓ ｉ ｉ ｇ ａ ｋ ｔｌ ｋ ｎｅ ｆ ｒｎ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｒｓ ｅ ｘ ｄ ａ ｇｅ ，ｔｒ ｉｎ ａ ｇｅ ，ｅ， ｎｒ ： ｔ ｒ ｎ ｏ ｋ ｎ ｏｎ ｓ ｈｆ ｎ ，Ｊ ｃ ｅ ｉ ｓ ｉ ｔｒｅ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ｔ ｎ
复杂 的体系 ， 用三 维 图形来 表示 平 台 的整体 结 构 ， 必 然会使 图形变得异常 复杂 ， 降低 了直观性和操作性 。 因此本 系 统采 用 直 接处 理 单 线 图 ， 即每一 个 零 件都 用一 维 图形 表 示 ， 乎 所 有 的零 件 都 抽 台结 构 的整体 质量 。 因
海洋平台导管架构件参数 自动 计算 系统
郝巧红， 王 刚
（ 津 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 津 ３ ０２ 天 天 ０７ ）
摘 要 ： 针对切 管机 制 造 海 洋 平 台导 管 架构 件 所 需参 数 ， 包括 轴 交 角、 转 角 、 心 、 扭 偏 工作 点 偏 移 （ 心 ） 实现 导管 架构件 信 息参数 自动 存储 和 杆 件 间几何 参数 自动计 算 功 能 ， 构 件 几 何参 数 的 错 ， 将
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第２ ３卷 第 １ ２期
２０ ０ ６年 １ ２月
机
电
工
程
ＶＯ ． ３ １ ２ Ｎｏ １ ．２
Ｄｅ ・ ２ ０６ （ ０
Ｍ ＥＣＨ ＡＮＩ ＣＡＬ ＆ ＥＬＥＣＴＲＩ ＣＡＩ ＥＮＣＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＭＡＧＡＺＩ ＮＥ
Ｒｅｅ ｒｈｏ ｈ ｕｏ ｔ ａｃ ｌｔ ｎｓｓ ｍ ｏ ｃａ ｌ ｆｒ ａ ｋ ｔｌ ｋ ｐ ｒｍｅｅｓ ｓａ ｃ ｎ ｔｅａ ｔｍａｉ ｃｌｕａｉ ｙｔ ｆ ｅｎ ｐａ ｏ ｍ ｊ ｃ ｅ ｉ ａ ａ ｔｒ ｃ ｏ ｅ ｏ ｔ ｎ
Ｈ Ｏ Ｑ ａ—ｏ ｇ ＷＡ Ｇ Ｇ ｎ Ａ ｉｏｈ ｎ ， Ｎ ａｇ
（ ｏｌ ｅ ‘ ｅ ｈ ｎ ａ ｎ ｉｅｒ ｇ ｉｎ ｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ， ｉ ｆ ０ ７ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ Ｍ ｃ ａ ｉ ｌ ｇｎｅｉ ，Ｔａｊ ｎ ｅ ｉ Ｔａｉ ３ ０ ２ ｈｎ ） ｅ ｃ Ｅ ｎ ｉ ｖ ｓｙ ｎｎ Ａ ｓ ａ ｔ Ａ ｍ ｎ ｔ ｕｔ ｇ ｍ ｃ ｉｅ ｐｏ ｕ ｉ ｅ ｏｅ ｎ ｐａ ｏｍ ｊｃ ｅ ｌ ｋ ｈｃ ｅ ｄ ｄ ｔ ａａ ｅｅ ，ｉ ｌｄｎ ｂ ｔ ｃ ： ｉ ｉｇａ ｃ ｔ ｎ ａ ｈｎ ｒｄ ｃ ｇ ｔ ｃａ ｌ ｆ ａ ｋ ｔ ｉ ｓｗ ｉ ｎ ｅ ｅ ｈ ｐ ｒｍ ｔ ｓ ｎ ｕ ｉｇ ｒ ｉ ｎ ｈ ｔｒ ｎ ｈ ｅ ｒ ｃ
输入 、 算和 处理 连接起 来 ， 计 实现 了管件 加 工的 自动化 、 能化 ， 高 了生产效 率 。 智 提
关键 词 ： 海洋 平 台 ； 管架 ； 导 单线 图 ； 图形词典
中图分 类号 ： Ｈ１ ３ １ Ｔ ２ ． 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０１ ４５ （０６ １ — ０７ ０ １０ — ５ １２０ ）２ ０５ — ３
此， 高效 、 确地完 成对 导管 架构件 的加工 是建造 海 精
洋 平 台的必 要前提 。
段 。零 件 的其他 信 息则通 过人工 输 入 的方 式加 入到
为该 零 件所配备 的数 据 库 中 ， 只需 通 过一 次 性 输 且 入 即可 ， 基本信 息存 储 和 几 何 参 数计 算 等 工作 全 部
ｉ ｕ ｔｎ ｎｐ ｔｉ ｇ，ｃ ｌｕｌｔｏ ａ ｄ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ａ ｃ ａ ｉｎ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｗｅ ｅ ｏ ｎｅ ｔ ｄ． Ｔｈ ｐｐｅ ｒ ｄｕ ｔ ｎ ｕ ｏ ｔ ａ ｉ ｔ ｌ ｇ ｎｃ ｒ ｃ ｎ ｃ ｅ ｅ ｉ ｐ ｏ ｃｉ ａ ｔ ｍａｉ ｏ ｏｎ ｎｄ ｎ ｅｌ ｅ ｅ， ａ ｄ ｒ ｉｅ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｔ ｅ ｐ ｏ ｕｃｎ ｆｉｉ ｎ ｙ ｗｅ ｅ ｒ ａｉｅ ｒ ｄ ｉｇ ｅ ｃ ｅ ｃ ｒ ｅ ｌｚ ｄ．
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０ 前 言
海洋 平 台的制 造是 项 庞大 、 杂 、 术含量 高 复 技 的工 程 ， 导管 架是 海洋 平 台中 的关键结 构 ， 管架 建 导
由 系 统 自动 完 成 。
过 左的海 洋 平 台 制造 中 ， 属 导管 架 构件 的数 金 据 资料 主要依 靠 图 纸 实行 人 工 管 理 ， 且 导管 架 之 并 间的几何 参 数 通 常 是 通 过 人 工 计 算 的方 法 输 入 系
２ 导 管 架 几 何 参 数 定 义
导 管 架几 何参 数是 进行 数 控 加工 的重 要依 据 ， 主要几 何参数 包括 ： 杆件 间 的轴交 角 、 扭转 角 、 偏心 、
ｃｏ ｓ ｄ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｏ ｓｏ ｎ ｌ ｓ ｃ ｅ ｔ ｃ （ ｎ ｅ ｓ ａ ｄ ｗ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉｔ ｓ ｉ ｉ ｇ ａ ｋ ｔｌ ｋ ｎｅ ｆ ｒｎ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｒｓ ｅ ｘ ｄ ａ ｇｅ ，ｔｒ ｉｎ ａ ｇｅ ，ｅ， ｎｒ ： ｔ ｒ ｎ ｏ ｋ ｎ ｏｎ ｓ ｈｆ ｎ ，Ｊ ｃ ｅ ｉ ｓ ｉ ｔｒｅ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ｔ ｎ
复杂 的体系 ， 用三 维 图形来 表示 平 台 的整体 结 构 ， 必 然会使 图形变得异常 复杂 ， 降低 了直观性和操作性 。 因此本 系 统采 用 直 接处 理 单 线 图 ， 即每一 个 零 件都 用一 维 图形 表 示 ， 乎 所 有 的零 件 都 抽 台结 构 的整体 质量 。 因
海洋平台导管架构件参数 自动 计算 系统
郝巧红， 王 刚
（ 津 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 津 ３ ０２ 天 天 ０７ ）
摘 要 ： 针对切 管机 制 造 海 洋 平 台导 管 架构 件 所 需参 数 ， 包括 轴 交 角、 转 角 、 心 、 扭 偏 工作 点 偏 移 （ 心 ） 实现 导管 架构件 信 息参数 自动 存储 和 杆 件 间几何 参数 自动计 算 功 能 ， 构 件 几 何参 数 的 错 ， 将
维普资讯
第２ ３卷 第 １ ２期
２０ ０ ６年 １ ２月
机
电
工
程
ＶＯ ． ３ １ ２ Ｎｏ １ ．２
Ｄｅ ・ ２ ０６ （ ０
Ｍ ＥＣＨ ＡＮＩ ＣＡＬ ＆ ＥＬＥＣＴＲＩ ＣＡＩ ＥＮＣＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＭＡＧＡＺＩ ＮＥ
Ｒｅｅ ｒｈｏ ｈ ｕｏ ｔ ａｃ ｌｔ ｎｓｓ ｍ ｏ ｃａ ｌ ｆｒ ａ ｋ ｔｌ ｋ ｐ ｒｍｅｅｓ ｓａ ｃ ｎ ｔｅａ ｔｍａｉ ｃｌｕａｉ ｙｔ ｆ ｅｎ ｐａ ｏ ｍ ｊ ｃ ｅ ｉ ａ ａ ｔｒ ｃ ｏ ｅ ｏ ｔ ｎ
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输入 、 算和 处理 连接起 来 ， 计 实现 了管件 加 工的 自动化 、 能化 ， 高 了生产效 率 。 智 提
关键 词 ： 海洋 平 台 ； 管架 ； 导 单线 图 ； 图形词典
中图分 类号 ： Ｈ１ ３ １ Ｔ ２ ． 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０１ ４５ （０６ １ — ０７ ０ １０ — ５ １２０ ）２ ０５ — ３
此， 高效 、 确地完 成对 导管 架构件 的加工 是建造 海 精
洋 平 台的必 要前提 。
段 。零 件 的其他 信 息则通 过人工 输 入 的方 式加 入到
为该 零 件所配备 的数 据 库 中 ， 只需 通 过一 次 性 输 且 入 即可 ， 基本信 息存 储 和 几 何 参 数计 算 等 工作 全 部
ｉ ｕ ｔｎ ｎｐ ｔｉ ｇ，ｃ ｌｕｌｔｏ ａ ｄ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ａ ｃ ａ ｉｎ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｗｅ ｅ ｏ ｎｅ ｔ ｄ． Ｔｈ ｐｐｅ ｒ ｄｕ ｔ ｎ ｕ ｏ ｔ ａ ｉ ｔ ｌ ｇ ｎｃ ｒ ｃ ｎ ｃ ｅ ｅ ｉ ｐ ｏ ｃｉ ａ ｔ ｍａｉ ｏ ｏｎ ｎｄ ｎ ｅｌ ｅ ｅ， ａ ｄ ｒ ｉｅ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｔ ｅ ｐ ｏ ｕｃｎ ｆｉｉ ｎ ｙ ｗｅ ｅ ｒ ａｉｅ ｒ ｄ ｉｇ ｅ ｃ ｅ ｃ ｒ ｅ ｌｚ ｄ．
ａ ｔ ｍ ａ ｉ ｔ ｒｎｇ ａ ｄ ｇ ｏ ｕ ｏ ｔｃ ｓ ｏ ｉ ｎ ｅ ｍｅｔｉ ａ ａ ｔ ｒ ｎ ｔ ｉ ｋ ｕ ｏ ａ ｉ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｒ ｃ ｅ ｅ ｒｃ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｉ ｈｅ ｌｎ ｓ ａ ｔ ｍ ｔｃ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ｗｅ ｅ ａ ｈｉ ｖ ｄ．Ｔｈ ｉ ｋ ｅ ｍｅ ｒｃ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｅ ｌｎ ｓ ｇ ｏ ｔ ｉ ａ ａ ｔ ｒ
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０ 前 言
海洋 平 台的制 造是 项 庞大 、 杂 、 术含量 高 复 技 的工 程 ， 导管 架是 海洋 平 台中 的关键结 构 ， 管架 建 导