《海洋工程装备与技术》关于网络出版的声明
海洋工程装备制造信息化考核试卷
A.工业以太网
B.无线传感网络
C. 5G通信
D.光纤通信
10.在海洋工程装备制造中，以下哪个过程通常不使用机器人？（）
A.焊接
B.打磨
C.涂装
D.设计
11.以下哪个软件主要用于海洋工程装备的动力学仿真？（）
A. ANSYS
B. MATLAB
C. AutoCAD
6.海洋工程装备制造信息化可以完全替代传统的人工操作。（）
7.在海洋工程装备制造中，大数据分析主要用于优化生产流程和提高产品质量。（）
8.海洋工程装备制造信息化项目只需要关注技术层面，无需考虑管理和人才问题。（）
9.海洋工程装备的智能化水平越高，其维护成本越低。（）
10.信息技术在海洋工程装备制造中的应用主要是为了降低生产成本和提高竞争力。（）
1. ABC
2. ABCD
3. ABCD
4. ABC
5. ABCD
6. ABCD
7. ABCD
8. ABCD
9. ABCD
10. ABCD
11. ABCD
12. ABCD
13. ABCD
14. ABCD
15. ABCD
16. ABCD
17. ABCD
18. ABC
19. ABCD
20. ABCD
三、填空题
A.设计信息化
B.生产过程信息化
C.管理信息化
D.市场营销信息化
2.以下哪些技术可以应用于海洋工程装备的远程监控？（）
A.无线传感网络
B.卫星通信
C. VPN技术
D. 5G通信
3.海洋工程装备制造中，以下哪些技术属于智能制造技术？（）
21379704_海洋柔性管缆结构的试验测试技术
海洋柔性管缆结构的试验测试技术!阎!军!胡海涛!尹原超"卢青针"岳前进"!!$大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室!工程力学系"大连!!%&"'#"$大连理工大学海洋科学与技术学院"盘锦!"'""!$摘要!海洋油气资源的开发离不开海洋装备的研发和应用'柔性管缆作为海洋油气资源开发中的关键装备"其安全性和可靠性是非常重要的'由于海洋柔性管缆多层级和螺旋缠绕的结构特点"从设计到应用的过程中"需要依靠试验测试技术来保障其应用的安全性和可靠性'本文重点针对海洋油气开发中用柔性管道和脐带缆进行的试验测试技术展开研究"对国际通用的柔性管道和脐带缆测试规范进行介绍"通过大量的调研"针对其中的关键测试类型进行了详细的说明'希望通过海洋柔性管缆结构的试验测试技术的详细说明能够为海洋装备设计)试验测试和海洋管缆应用领域的工程人员提供有益的参考'关键词!海洋柔性管道#脐带缆#试验测试技术#规范中图分类号 )*+文献标志码 ,文章编号 "&-+.*"-*!"&!-$&%.!"# !&/!"&(*(0112/"&-+.*"-*/"&!-/&%/&"E 3/,(#&,01'.8,61#0:8,790".":)"*F '(#0,2.,3#4.,G #/,.#0,'0!H &4#.#7'.I '4.,6345675!"`7`48.240!"3853745.M B 40"">7C 859.D B 15""371C 845.G85"!!$!"#$%&'"(&)*+(,-(""%-(,."/0$(-/1"2&$&"3"45$6)%$&)%4)*2&%7/&7%$89($841-1*)%:(;71&%-$8+<7-#'"(&"!$8-$(=(->"%1-&4)*?"/0()8),4"!$8-$(!!%&"'"@0-($#"$2/0))8)*A /"$(2/-"(/"$(;?"/0()8),4"!$8-$(=(->"%1-&4)*?"/0()8),4"B $(C -(!"'""!"@0-($$<461('71!E B 1P 1S 1I 0;O 1520=O 4K 85108I 45P 94L K 1L 07K M 1L 8L 85L 1;4K 4@I 1=K 0O2B 1P 1S 1I 0;O 15245P4;;I 8M 428050=O 4K 8511N 78;O 152/H I 1J 8@I 1;8;1L 45P 7O @8I 8M 4IM 4@I 1L85O 4K 8511N 78;O 1524K 12B 1U 1T 1N 78;O 152852B 1P 1S 1I 0;O 1520=0==L B 0K 108I 45P 94L K 1L 07K M 1L "45P 2B 18K L 4=12T 45PK 1I 84@8I 82T 8LS 1K T 8O ;0K 2452/Y 71202B 1O 7I 28.I 4T 1K 45PL ;8K 4I I T Q 075PL 2K 7M 27K 4IM B 4K 4M 21K 8L 28M L0=O 4K 851=I 1J 8@I 1;8;1L45P7O @8I 8M 4IM 4@I 1L "2B 1P 1L 89545P 4;;I 8M 428050=O 4K 851=I 1J 8@I 1;8;1L 45P7O @8I 8M 4I M 4@I 1L 511P 20K 1I T 051J ;1K 8O 1524I 21L 285921M B 58N 71L 2015L 7K 12B 1L 4=12T 45PK 1I 84@8I 82T 0=2B 18K4;;I 8M 42805L /E B 8L4K 28M I 1=0M 7L 1L052B 11J ;1K 8O 1524I 21L 285921M B 50I 09T 0==I 1J 8@I 1;8;1L 45P 7O @8I 8M 4IM 4@I 1L=0K0==L B 0K 108I45P 94LP 1S 1I 0;O 152/R 2852K 0P 7M 1L2B 18521K 5428054I I T 7L 1P21L 2859L 245P 4K P L =0K =I 1J 8@I 1O 4K 851;8;1L 45P 7O @8I 8M 4I M 4@I 1L /E B 152B K 079B 4I 4K 9157O @1K 0=85S 1L 28942805L "2B 1U 1T 21L 22T ;1L 4K 11J ;I 4851P85P 1248I /R 28LB 0;1P2B 422B 1P 1248I 1PP 1L M K 8;28050=2B 11J ;1K 8O 1524I 21L 285921M B 50I 09T 0=O 4K 851=I 1J 8@I 1;8;1L45P 7O @8I 8M 4IM 4@I 1LM 45;K 0S 8P 14M 1K 2485K 1=1K 15M 1=0K1598511K L852B 1=81I P 0=O 4K 8511N 78;O 152P 1L 895"1J ;1K 8O 1524I 21L 285945PO 4K 851=I 1J 8@I 1;8;1I 851"45P7O @8I 8M 4I M 4@I 14;;I 8M 42805/=,)>"(!6!O 4K 851=I 1J 8@I 1;8;1I 851#7O @8I 8M 4I M 4@I 1#1J ;1K 8O 1524I 21L 221M B 50I 09T #L ;1M 8=8M 42805!引!言随着我国对油气资源日益增长的需求"海洋油气资源为我国油气资源的需求提供了重要的供给渠道'传统的半海式开发模式由于开发局限性大"开采资源有限"已经不能满足我国海洋油气资源开发!!基金项目 国家自然科学基金!X !-&%"##)+!*&-"'")!!%*"&+*$"国家重点研发计划!"&!*3H V &#&*"&#$"高等学校学科创新引智计划!<!'&!#$"中央高校基本科研业务费专项资金!Y X E !-Z Y "&'$'作者简介 卢青针!!-(',!$"女"博士"副教授"主要从事海洋柔性管缆测试的研究'第%卷!第%期!"&!-年!"月海洋工程装备与技术[V \,]\]^R ]\\_R ]^\C X R )F \]E ,]YE \V `][>[^3a 0I /%"]0/%Y 1M /""&!-*+&&%.&(Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第%期阎军"等.海洋柔性管缆结构的试验测试技术-*+!!-!需求"因此深远海油气资源开发的全海式开发模式将成为主流的海洋油气开发模式*!+'全海式开发模式"即在海上完成油气资源的开采)处理)存储与外输过程"并通过运输船将油气资源运输至码头'全海开发模式中应用到了不同种类的新型管(缆"如开采过程中的海洋脐带缆*"+!见图!$)深水柔性管道*#+!见图"$"海上外输过程中的外输软管及码头传输过程中的金属波纹管等'因此海洋柔性管缆被誉为海洋油气资源开发的%血管(神经线&'海洋柔性管缆的失效和损伤将可能造成严重的海洋环境污染和巨大的经济损失"因此海洋柔性管缆的可靠性成为制约海洋油气资源开发的瓶颈'而由于海洋柔性管缆结构的多层级)螺旋缠绕的结构特点以及管缆中电热力多物理场耦合"传统的理论分析方法和有限元仿真技术都难以保证海洋柔性管缆的可靠性'因此现阶段海洋柔性管缆的设计验证和安全校核主要依靠试验测试技术'图!!典型的水下生产系统动态脐带缆结构形式*"+H89/!!E T;8M4I L2K7M27K10=P T54O8M7O@8I8M4I*"+0=L7@L14;K0P7M2805L T L21O!,不锈钢骨架层#",聚合物防渗层##,抗压铠装层#',耐磨层#+,抗拉铠装层#%,聚合物外护套图"!典型的柔性管道结构形式*#+H89/"!E T;8M4I L2K7M27K10==I1J8@I1;8;1L*#+@!海洋柔性管缆测试规范由于试验测试能够验证海洋柔性管缆的设计方法以及加工制造"确保柔性管缆产品的性能符合要求"因此要严格按照现有国内外规范进行试验测试'而由于我国海洋柔性管缆发展较晚"现行海洋柔性管缆测试规范大多采用国际规范'海洋柔性管道测试现有规范主要有,)RA)\V!*6*'+),)R_)!*<*++和R A[!#%"(."*%+等'海洋脐带缆测试的现有规范主要包括R A[!#%"(.+**+以及,)R!*\*(+等'!/!!海洋柔性管道规范测试要求海洋柔性管道测试规范,)RA)\V!*6),)R_)!*<和R A[!#%"(."对柔性管道所需的测试项目和测试要求进行了描述'规范提出了对柔性管道进行原型测试"主要包括三种类型的测试.第一类为标准原型测试"这是最为普遍的测试"主要为拉伸测试)内压测试)外压测试'第二类为特殊原型测试"这也是比较常见的测试"以验证特定方面的柔性管的性能"比如安装条件和在位条件"主要包括压扁测试)拉弯组合测试)动态疲劳测试以及腐蚀和酸碱测试等'第三类为柔性管道基本性能特征的测试"也是最为常规的测试"如弯曲刚度测试)扭转刚度测试)轴向压缩测试)磨损测试)热性能测试等'原型测试不同于工厂验收测试!H,E A$"对于进行原型测试的试样"必须经过工厂验收测试!H,E A$之后"方可进行原型测试'!/"!脐带缆规范测试要求脐带缆测试规范R A[!#%"(.+以及,)R!*\对脐带缆所需要的测试项目及测试要求进行了描述'测试包括三种类型的测试.第一种为单元测试"包括对各功能单元"如光单元)电单元)软管)钢管等进行验证试验和验收试验#第二种为对缆整体的验证试验"包括拉伸)弯曲刚度)压扁以及疲劳试验#第三种为对缆的工厂验收试验!H,E A$"包括对外观尺寸以及各部件的检测*"+'@B A B@!单元测试光单元,,,脐带缆制造完工后"光纤应进行光学时域反射试验'电单元,,,脐带缆制造完工后"应对电缆导线进行下述出厂验收试验.导体直流电阻试验)绝缘电阻试验)高压直流试验)传输线路特性试验)干扰Copyright©博看网. All Rights Reserved.-*+"!-海洋工程装备与技术第%卷试验及时域反射试验'软管,,,为验证每一根软管的设计和获取特性数据"应进行以下验证试验"包括对外观和尺寸的检验)长度变化试验)泄漏试验)爆破试验)脉冲试验)低温弯曲试验)破坏性试验)容积膨胀试验)终端防旋转试验)流体相容性试验)浸没试验)压力循环试验)渗透试验)气体渗透率等'在部件制造后"需要对该部件进行部件验收试验'试验包括外观和尺寸检查试验)内衬破裂试验)长度变化试验)破裂试验)压力验收试验等项目'钢管,,,为验证每一根钢管的设计和获取特性数据"应进行以下验证试验"包括外观和尺寸检查)拉伸试验)压扁试验)硬度试验)扩口试验)化学分析试验)腐蚀试验)焊接工艺评定试验)无损检验试验!]Y \$)爆破试验等'在部件制造后"需要对该部件进行部件验收试验"包括外观和尺寸检查试验)无损检验试验!]Y \$)爆破试验)压力试验等'@B A B A !脐带缆的验证试验进行验证试验的目的是证实脐带缆的性能'在主要产品生产前"使用单独的管缆段进行验证'若缆中包含芯线"则需串联每根导线"连续检查导线的通路"测量其绝缘电阻'若缆中包含光纤"则在试验时应检测光信号'需要对缆进行的试验项目包括拉伸试验)弯曲刚度试验)压扁试验)疲劳试验等'@B A B C !脐带缆的工厂验收试验2<8$ 在端部附件安装之前或之后"应进行工厂验收试验'这部分的试验项目包括对缆外观和尺寸的检查)对电缆单元的验收试验)对光纤单元的验收试验)对软管单元的验收试验)对钢管单元的验收试验'A !海洋柔性管缆国内外测试技术研究现状!!由于解析方法的局限性和数值分析的复杂性"试验成为研究海洋柔性管缆结构受力特性必不可少的一个环节'而从现有规范中可以看出"规范给出的试验内容和试验方法是粗略的)建议性的"需要不断地对规范的内容进行补充和修正'通过文献的总结"本文重点针对海洋柔性管缆结构的拉伸试验)弯曲试验以及动态疲劳试验的试验方法和装置改进进行介绍'可以看出"柔性管缆的静态试验已经发展得较为完善"国内外的研究热点集中在柔性管缆的动态疲劳试验'"/!!拉伸试验拉伸荷载作为海洋柔性管缆受力中一个基本部分"在设计时需要充分考虑"给出其设计指标'在管缆制造后"需要对管缆进行拉伸测试"以检测其设计指标和测出其最大拉伸荷载"同时需要保证其功能的完整性"保证工程应用的安全和可靠'由于海洋柔性管缆在铺设和在位时都处于拉伸状态下"所以拉伸试验是静态试验的一个基本内容'而由于海洋柔性管缆多层级螺旋缠绕的结构特点"因此在其试验测试规范中"拉伸试验的建议做法一般为纯拉伸试验或者同时考虑拉伸和扭转的拉扭耦合试验"测量管缆的拉伸刚度和强度"以及破坏模式'拉伸试验可以分为两种试验"一种是力学上的力学特性的测试"也就是拉伸刚度的测试'另一种是拉伸破坏测试'拉伸破坏测试不仅要考虑海洋柔性管缆的拉伸刚度"同时要考虑其功能性失效!如海洋脐带缆中的电单元)管单元)光单元会由于拉伸荷载作用产生功能失效$和结构失效!如海洋柔性管道中抗拉铠装层受到拉伸会导致径向收缩"也可能会导致柔性管道骨架层受到破坏$'国外针对海洋柔性管缆的拉伸行为研究从很早就已经开始'F/,/a 4D *-+等人和,5P 1K L 05</V 7L 20P 80*!&+等人针对脐带缆力学行为的拉伸试验中就考虑了纯拉伸和拉扭耦合两种"和规范的建议做法一致'E 0K 7c 4907K 4*!!+对柔性管结构做了拉伸试验"如图#所示"为横向拉伸"通过垫块平衡管道所受重力'R 45)K 0@T5*!"+等人对Y X V [公司生产的脐带缆也做了拉伸试验"该试验装置如图'所示'该拉伸试验是为了测得脐带缆的轴向刚度)弹性极限和最大拉断力'该试验对脐带缆接头部分填充树脂"来达到均匀传递拉力的效果'但这些试验都没有考虑温度和加载速率对管道力学性能的影响'同时"大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室也开展了对柔性管缆拉伸试验的研究"如图+和图%所示'基于管缆测试规范要求"针对柔性管缆的这种特殊结构"提出了适合柔性管缆的拉伸试验方法"从理论分析入手"明确了实验目的"考虑了其结构特点)扭转影响)试件长度)加载速率)环境温度)数据采集等因素"建立了针对柔性管缆特殊结构的拉伸试验系统'Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第%期阎军"等.海洋柔性管缆结构的试验测试技术-*+#!-!图#!E 0K 7c 4907K 4拉伸测试*!!+H 89/#!E 0K 7c 4907K 4215L 8I 121L 2*!!+图'!R 45)K 0@T5拉伸测试*!"+H 89/'!R 45)K 0@T5215L 8I 121L 2*!"+图+!海洋柔性管道拉伸试验H 89/+!E 15L 8I 121L 20=O 4K 851=I 1J 8@I 1;8;1I 851图%!脐带缆拉伸试验H 89/%!E 15L 8I 121L 20=7O @8I 8M 4I M 4@I 1!!"/"!弯曲试验弯曲试验主要包括弯曲刚度试验和F <_!最小弯曲半径$试验"同时还可在以上试验装备的基础上开展反复弯曲试验'弯曲试验主要的加载方式有三点弯曲和四点弯曲'R 45)K 0@T5",I 45Y 0@L 05*!"+等人使用了三点弯曲的方法测量脐带缆的弯曲刚度"分为钢管内无压和内压为!&&&)A R 的情况"如图*所示'E 0K 7c 4907K 4*!!+等人分别对管道中有内压和无内压两种情况下采用三点弯曲的试验方法测量了海洋柔性管道的弯曲刚度'V 4K I 0LF 49I 724*!#+等人通过对悬臂梁施加集中力的方式测得管道的弯曲刚度'弯曲试验不仅需要得到弯曲刚度"也要得到该管道的最小弯曲半径'A S 185A d S 8U *!'+开展了弯曲应力的理论和试验研究"通过试验验证了理论公式的正确性'图*!R 45)K 0@T5弯曲测试*!"+H 89/*!R 45)K 0@T 5@15P 85921L 2*!"+"/#!动态疲劳试验对于海洋柔性管缆在位运行时处于海洋波浪流的动态环境中"因此需要进行动态试验'动态疲劳试验是当今海洋工程结构装备试验主要的研究方向'由于现今深海油气资源开发越来越多地应用H )A [等浮体结构"因此海洋柔性管缆结构的疲劳问题成为了一个值得关注的问题'而相关的疲劳设计由于当前认识的局限性"还不能满足工程的需要"所以需要对疲劳进行全尺度的试验'图(!V [))\疲劳试验*!++H 89/(!V [))\=42897121L 2*!++图-!V .H \_公司疲劳试验*!++H 89/-!V .H \_M 0O ;45T=42897121L 2*!++全尺度疲劳试验装置一般都比较大型"需要专门制造'主要可以分为立式的和卧式的'立式的装置比较符合实际工况"能够排除管道本身重力的影Copyright ©博看网. All Rights Reserved.-*+'!-海洋工程装备与技术第%卷响'巴西V.H\_公司以及V[))\研究所采用了立式的疲劳试验装置*!++"一端对海洋柔性管缆施加固定的拉伸荷载"另一端施加交变的弯曲荷载来达到疲劳试验要求'然而"立式的试验装置需要很大的垂直空间"并且很难满足不同试件长度的要求"所以更多的公司采用了卧式的试验装置'1I I L2K14O*!++公司和挪威F,_R]E\c*!%+公司所做的疲劳试验采用了卧式的疲劳设备'卧式的疲劳试验装置和立式的疲劳试验装置本质上并没有太大的区别"也是在一端施加交变荷载"另一端施加拉力#然而"卧式的疲劳试验装置对于竖向空间要求较小"可以在室内实验室中建立"并可以满足不同测试试件长度的要求'图!&!?1I I L2K14O公司卧式端部疲劳测试装置*!++H89/!&!E B1B0K8D0524I20;=42897121L2859P1S8M10=?1I I L2K14O*!++图!!!F,_R]E\c疲劳测试*!%+H89/!!!F,_R]E\c=42897121L2*!%+除了考虑H)A[等浮体结构对海洋柔性管缆结构造成的疲劳问题"一些其他工况"如反复卷管(缆)波浪力等均可能成为疲劳的隐患'为研究反复卷管(缆过程中的疲劳问题"E B10P0K0*!*+采用了如图!"所示的试验装置"通过中间固定曲率的毡座的反复运动施加弯曲交变荷载'海洋柔性管缆的疲劳工况很复杂"其很多工况下都有交变荷载存在'如果要涵盖所有可能发生的疲劳工况"统一规定试验方法及参数是不可能的'所以图!"!E B10P0K0疲劳测试*!*+H89/!"!E B10P0K0=42897121L2*!*+针对不同的疲劳工况"对应不同的试验方案"这也使得疲劳无统一标准可执行"这成为了研究的热点'601`0==O45*!(+等人对疲劳试件以及Y X V[公司的脐带缆疲劳试验数据进行了分析'601`0==O45希望建立可以考虑动态响应和部件之间摩擦的疲劳寿命预测模型'出于这样的目的"他们对疲劳试验进行了研究'第一步是对脐带缆的各力学性能参数进行获取"比如重力浮力)轴向刚度)弯曲刚度等'第二步是用立管分析的方法"输入脐带缆的各参数"对脐带缆的在位工况进行整体分析'这个分析可以确定脐带缆的线型)拉力和最大的弯曲角度'第三步是在第二步完成的基础上"设计防弯器"如图!#所示'第四步则是在第二步中加入防弯器的参数进行整体分析'第五步则是对脐带缆进行疲劳寿命的预测'第六步"也是最后一步"在试验中对管道施加相应的荷载"保证达到与分析中同样的疲劳效果"通过弯曲更小的曲率来加速疲劳'其试验的简图如图!'所示'图!#!601`0==O45防弯器*!(+H89/!#!601`0==O45@15P1K*!(+Copyright©博看网. All Rights Reserved.第%期阎军"等.海洋柔性管缆结构的试验测试技术-*++!-!图!'!601`0==O45疲劳试验简图*!(+H89/!'!601`0==O45=42897121L2*!(+[/`199P4I*!%+针对综合生产脐带缆的在位工况进行了疲劳实验'他的工作是基于对柔性立管疲劳实验的基础"参考,)R_)!*<和,)R_)!*\及,)R A;1M!*6对疲劳实验进行了设计'其疲劳的装置如图!+所示"采用了F,_R]E\c的试验装置'图!+![/`199P4I疲劳测试装置图*!%+H89/!+![/`199P4I=42897121L2P1S8M1P849K4O*!%+648O1<782K490*!-+为模拟脐带缆制作中"钢管被反复弯曲的情况而进行了疲劳试验'他首先模拟钢管缠绕上卷盘的情况"即将钢管弯曲后"再进行扭转"其装置如图!%所示'然后再对钢管进行四点弯曲疲劳试验'为了能够将多根钢管同时进行试验"他研发的装置可同时满足(根钢管进行试验"如图!*所示'图!%!模拟钢管缠绕试验装置图*!-+H89/!%!A8O7I421P L211I;8;1Q85P85921L2P1S8M1*!-+,I45Y0@L05*"&+也针对脐带缆中的钢管进行了图!*!(根钢管同时进行疲劳试验*!-+ H89/!*!A8O7I245107L=42897121L20=(L211I;8;1L*!-+疲劳试验"和648O1<782K490的工作类似'他也先将钢管进行弯曲"然后扭转"模拟其应变历史"然后再进行四点弯曲疲劳试验"如图!(所示'图!(!钢管四点弯曲疲劳试验*"&+H89/!(!H07K.;0852@15P859=42897121L20=L211I;8;1*"&+,I45Y0@L05*"!+还对Y X V[公司的脐带缆做了模拟在位工况的疲劳试验"其装置如图!-所示'他在文章中指出"对于动态脐带缆而言"最严重的疲劳破坏就是由于船体运动和波浪流导致的拉力和曲率的影响"所以在试验中也主要对脐带缆施加相应的拉力和弯矩'在图!-中"对缆远端施加拉力"近端施加弯曲"达到加载效果'图!-!,I45Y0@L05疲劳测试*"!+H89/!-!,I45Y0@L05=42897121L2*"!+Copyright©博看网. All Rights Reserved.-*+%!-海洋工程装备与技术第%卷"/'!其他试验其他还有一些试验主要是针对海洋柔性管缆结构的某些特别需要注意的方面而设计的'例如"海洋柔性管道在轴向压缩荷载作用下的抗拉铠装层的屈曲和%鸟笼&现象研究*""+"如图"&所示#近些年"挪威科技大学A d S 8U*""""#+教授针对海底电缆和海洋柔性立管中由于加工制造导致的结构缺陷对结构性能的影响研究"分别开展了海底电缆不规则导电铜丝的疲劳寿命研究和海洋柔性立管中铠装钢丝和非规则护套的往复摩擦研究"如图"!和图""所示'在图"#中"天津大学余建星*"'+团队针对腐蚀环境)初始缺陷下的钢管外压屈曲传播行为进行了试验测试'图"&!海洋柔性管道的轴向压缩试验*""+H 89/"&!,J 84I M 0O ;K 1L L 80521L 20=O 4K 851=I 1J 8@I 1;8;1I 851L *""+图"!!非规则铜丝疲劳寿命研究*"#+H 89/"!!H 428971I 8=10=8K K 197I 4K M 0;;1KQ 8K 1*"#+!!图""!铠装钢丝和非规则护套的往复摩擦研究*"'+H 89/""!_1M 8;K 0M 4I =K 8M 2805L 27P T 0=4K O 0K 1P Q 8K 145P 8K K 197I 4K L B 142B *"'+图"#!天津大学全尺寸深海压力舱*"++H 89/"#!H 7I I .L M 4I 1P 11;.L 14;K 1L L 7K 1245U0=E 845G 85X 58S 1K L 82T*"++C !结!语海洋柔性管缆结构越来越多地应用于海洋油气资源的开发中"其结构的安全性和可靠性是非常重要的'而现有的国内外规范并没有详细介绍海洋柔性管缆结构测试的具体方法)步骤和失效指标"而仅作为试验测试的指导性文件'因此针对海洋柔性管缆结构在不同的海洋工况)力学性能需求)功能性及特殊应用状况下"应开发与之相对应的试验测试技术和装备"不断丰富海洋柔性管缆结构在各种应用Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第%期阎军"等.海洋柔性管缆结构的试验测试技术-*+*!-!下的测试方法和测试装备"保障海洋柔性管缆结构的安全和可靠'参考文献*!+于成龙/深水气田开发工程模式*6+/船海工程""&!%!'+$.!&%.!&(/37V B159I059/[52B1P1S1I0;O152;K0G1M2O0P185P11;Q421K94L=81I P*6+/A B8;e[M145\598511K859""&!%!'+$.!&%.!&(/*"+郭宏"屈衍"李博"等/国内外脐带缆技术研究现状及在我国的应用展望*6+/中国海上油气""&!"""'!!$.*'.*(/^70`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a4D F,",9784K>,Y"\L21=15AH"124I/\J;1K8O1524I P121K O85428050=4J84I"20K L8054I45P@15P859L28==51L L0= 7O@8I8M4I M4@I1L*V+(()K0M/!*2BR52/V05=/05[==/F1M B/ 45P,K M2/\59/"[F,\"!--(/*!&+V7L20P80,<"a4D F,"\L21=15A H/,L7K S1T052B1 K1L;05L10=L7@L147O@8I8M4I M4@I1L75P1K4J8L T OO12K8M I04P L *V+((!+2B<K4D8I845V059K1L L0=F1M B458M4I\598511K859"!---.""."%/*!!+c4907K4E"R L B88c",@1A"124I/Y1S1I0;O1520=4=I1J8@I1 ;8;1=0K;8;1.85.;8;121M B50I09T*6+/H7K7U4Q4_1S81Q""&&#""'.%-.*+/*!"+)K0@T5R"Y0@L05,"F4K2851D F/,P S45M1L85#.Y H\, 21M B58N71L=0KO124I I8M27@17O@8I8M4I L*V+((E B1A1S1521152B R521K5428054I[==L B0K145P)0I4K\598511K859V05=1K15M1/ R521K5428054I A0M812T0=[==L B0K145P)0I4K\598511K L""&&*/ *!#+F49I724V"_082O45]"a81K0)H"124I/\J;1K8O1524I 1L28O428050=;B T L8M4I;K0;1K281L0=4=I1J8@I1K8L1K*V+(()K0M11P859L"&2B R521K5428054I V05=1K15M105[==L B0K1F1M B458M L45P,K M28M\598511K859![F,\$"_80P164518K0""&&!/*!'+A d S8UA/E B10K128M4I45P1J;1K8O1524I L27P81L0=L2K1L L1L85 =I1J8@I1;8;1L*6+/V0O;721K L e A2K7M27K1L""&!!"(-!"#."'$.""*#.""-!/*!++P1>1O0LY",I@1K20V"a4D F,/H I1J8@I1_8L1KH428971 Y1L89545PE1L2859*V+((E B1H8=21152B R521K5428054I[==L B0K1 45P)0I4K\598511K859V05=1K15M1/R521K5428054IA0M812T0= [==L B0K145P)0I4K\598511K L""&&+/*!%+`199P4I[/E B1R5219K421P)K0P7M2805XO@8I8M4I!R)X$$ 45PY1L895E00I L=0KY11;?421K*V+(([==L B0K1E1M B50I09T V05=1K15M1/[==L B0K1E1M B50I09T V05=1K15M1""&&+/*!*+]1220E,"<0220,/H428971;1K=0K O45M10=K11I1PK8L1K L *V+((,A F\"&&'"#K P R521K5428054IV05=1K15M105[==L B0K1 F1M B458M L45P,K M28M\598511K859/,O1K8M45A0M812T0= F1M B458M4I\598511K LY89824I V0I I1M2805""&&'."#+."'%/*!(+`0==O456"Y7;052?"_1T50I P L</,H428971.>8=1)K1P8M2805 F0P1I=0K F124I I8M E7@1XO@8I8M4I L*V+(([==L B0K1 E1M B50I09T V05=1K15M1/[==L B0K1E1M B50I09T V05=1K15M1""&&!/*!-+<782K4906"Y0T50S c"H0J,/\==1M20=K11I85905L O4I I 7O@8I8M4I27@859=428971*V+((,A F\"&&("*2BR521K5428054I V05=1K15M105[==L B0K1F1M B458M L45P,K M28M\598511K859/ ,O1K8M45A0M812T0=F1M B458M4I\598511K LY89824IV0I I1M2805""&&(.#++.#%'/*"&+Y0@L05,/\==1M20=L2K485B8L20K T05L211I27@17O@8I8M4I *V+((,A F\"&&*"%2BR521K5428054IV05=1K15M105[==L B0K1 F1M B458M L45P,K M28M\598511K859/,O1K8M45A0M812T0= F1M B458M4I\598511K LY89824I V0I I1M2805""&&*.!+!.!%"/*"!+Y0@L05,"H099Y/H42897121L285945P454I T L8L0=4P11;Q421K L211I27@17O@8I8M4I*V+((,A F\"&&("*2B R521K5428054IV05=1K15M105[==L B0K1F1M B458M L45P,K M28M \598511K859/,O1K8M45A0M812T0=F1M B458M4I\598511K L Y89824I V0I I1M2805""&&(.!##.!'&/*""+,O4K4521_F")1L M1V)"A4528490_V"124I/A2K7M27K4I @1B4S80K4L L1L L O1520=4=I1J8@I1;8;175P1K4J84I M0O;K1L L8S1 I04P L7L859P89824I8O491M0K K1I42805*6+/607K54I0=2B1 <K4D8I845A0M812T0=F1M B458M4I A M815M1L45P\598511K859""&!("'&!-$.'*!/*"#+]4L72805H)"A d S8U A"<1K91A/\J;1K8O1524I45P=85821 1I1O152454I T L8L0==428971L2K1592B=0K#&&OO"M0;;1K;0Q1K M05P7M20K*6+/F4K851A2K7M27K1L""&!'"#-.""+."+'/*"'+Y48E"A d S8UA"31]/,5458L02K0;8M=K8M2805O0P1I85505.@05P1P=I1J8@I1K8L1K L*6+/F4K851A2K7M27K1L""&!("+-.'"#.''#/*"++李牧之"余建星"余杨"等/含腐蚀及椭圆度缺陷管道的动态屈曲传播研究*6+/中南大学学报.自然科学版""&!-!+$.!!%+.!!*"/>8F7D B8"376845J859"373459"124I/_1L14K M B05P T54O8M @7M U I859;K0;49428050=;8;1I851Q82B M0K K0L80545P0S4I82T *6+/607K54I0=V152K4I A072B X58S1K L82T!A M815M145P E1M B50I09T$""&!-!+$.!!%+.!!*"/Copyright©博看网. 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海洋工程装备简介演示
目录•海洋工程装备概述•海洋工程装备主要类型介绍•海洋工程装备关键技术分析•典型海洋工程装备案例介绍海洋工程装备概述分类海洋资源开发装备：如海上石油钻井平台、海洋矿产开采设备等。
海洋科学研究装备：如海洋调查船、深海潜水器等。
海洋工程建设装备：如海底隧道施工设备、海上风电安装船等。
定义：海洋工程装备是指用于海洋资源开发、海洋工程建设和海洋科学研究等各类用途的专用设备。
01产业链上游包括原材料供应商、零部件制造商，如钢铁、特殊合金、机电设备等。
02产业链中游包括海洋工程装备制造商，负责设计、制造和集成装备。
03产业链下游包括运营商、服务商，提供装备租赁、运营、维护等全方位服务。
01发展现状02技术水平不断提升，装备自主设计、制造能力增强。
03产业链日趋完善，上下游企业协同创新能力提高。
海洋工程装备的发展现状和趋势•国际市场竞争力逐渐增强，出口规模扩大。
海洋工程装备的发展现状和趋势01发展趋势02绿色环保：随着环保意识的提高，未来的海洋工程装备将更加注重节能减排和环保设计。
智能化：人工智能、大数据等技术的发展将推动海洋工程装备实现智能化设计、制造和运营。
02国际化合作面对全球海洋市场，企业将加强国际间技术交流和合作，共同推动海洋工程装备技术进步。
深海开发随着陆地资源日益紧张，未来海洋工程装备将更多应用于深海资源开发。
海洋工程装备主要类型介绍海洋油气开发装备钻井平台01用于在海洋环境中进行钻井作业的平台，包括自升式钻井平台和浮式钻井平台。
自升式钻井平台通过桩腿升降，适用于较浅水域；浮式钻井平台则可在深海中作业。
生产平台02用于油气生产的海上平台，包括固定式生产平台和浮式生产平台。
这些平台通常配备有油气处理设施，可将原油和天然气处理成符合输送要求的产品。
储油船03用于海上油气存储的大型船只，可将原油或天然气暂时存储在船上，等待进一步运输和处理。
挖泥船01用于疏浚航道、港口和码头的工程船舶，通过挖掘和输送泥土、砂石等物质，维护水域的通航条件。
海洋工程装备深海资源勘探技术考核试卷
B.温度传感器
C.化学传感器
D.声学探测器
18.以下哪些是深海资源勘探中使用的深海观测网络的作用？（）
A.数据收集
B.环境监测
C.资源管理
D.预警预报
19.深海资源勘探中，哪些技术可用于深海钻探？（）
A.液压钻头
B.电动钻头
C.气动钻头
D.激光钻头
20.以下哪些是深海工程装备的环保设计考虑因素？（）
1.深海油气资源的开发难度低于陆地油气资源。（）
2.深海潜水器（AUV）在执行任务时需要与母船连接。（）
3.深海锰结核是一种富含镍、铜、钴等金属的矿物资源。（）
4.深海钻探使用的钻头在任何情况下都不需要更换。（）
5.深海环境中的光照条件对生物资源分布没有影响。（）
6.多波束测深系统可以提供比单波束测深更准确的海底地形信息。（）
A.高技术集成
B.高可靠性
C.高成本
D.简单易操作
3.深海油气资源的开发对环境可能产生哪些影响？（）
A.水体污染
B.噪音污染
C.海底沉积物扰动
D.气候变化
4.以下哪些技术可用于深海地质调查？（）
A.多波束测深技术
B.侧扫声纳技术
C.地震反射波法
D.激光雷达技术
5.深海潜水器按动力来源可以分为哪些类型？（）
A.水温
B.盐度
C.悬浮颗粒物
D.大气压力
（以下为答题纸区域，请考生将答案填写在答题纸上。）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.深海资源勘探中常用的地球物理方法包括哪些？（）
A.地震勘探
B.磁法勘探
219467648_离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究
离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究①贺 辰,罗 超,刘世聪,亢冬春,王 亮(海洋石油工程股份有限公司,天津 300461)摘要 本文首先阐述了数字化和智能化技术对制造业的影响,详细介绍了智能制造相关的前沿技术,并对最新的行业现状进行简要分析㊂然后,结合当前海洋石油工程行业中的装备制造独有的特点深度剖析,阐明了离散型装备制造这一特点给海洋石油工程带来的痛点㊂最后,针对离散型制造的实际情况,结合多年积累的现场实际,通过三维模型设计㊁智能机器人等多维度关键技术,探究了数字化和智能化转型㊂关键词 海洋油气装备;智能化;数字化中图分类号:T E 5 文献标志码:A 文章编号:20957297(2023)010606d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.17R e s e a r c h o n D i g i t a l a n d I n t e l l i g e n t T r a n s f o r m a t i o n o f D i s c r e t e O f f s h o r e O i l a n d G a s E q u i p m e n t M a n u f a c t u r i n g I n d u s t r yH E C h e n ,L U O C h a o ,L I U S h i c o n g ,K A N G D o n g c h u n ,WA N G L i a n g(O f f s h o r e O i l E n g i n e e r i n g C o .,L t d .,T i a n ji n 300461,C h i n a )A b s t r a c t T h i s p a p e r f i r s t l y e x p o u n d s t h e i m p a c t o f t h e a p p l i c a t i o n o f d i g i t a l t e c h n o l o g y a n d i n t e l l i ge n t o n t h e m a n uf a c t u r i ng i n d u s t r y t e ch n o l o g yi n t h e f i e l d o f i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y .T h e c u t t i n g -e d g e t e c h n o l o gi e s r e l a t e d t o i n t e l l i g e n t m a n u f a c t u r i n g a r e t h e n i n t r o d u c e d i n d e t a i l ,a n d t h e l a t e s t i n d u s t r y s t a t u s q u o i s b r i e f l y a n a l yz e d .T h e n ,i n v i e w o f t h e u n i q u e c h a r a c t e r i s t i c s o f e q u i p m e n t c o n s t r u c t i o n i n t h e c u r r e n t o f f s h o r e p e t r o l e u m e n g i n e e r i n gi n d u s t r y ,w e c o n d u c t s a n i n -d e p t h a n a l y s i s ,a n d c l a r i f i e s t h e p a i n p o i n t s b r o u g h t t o o f f s h o r e p e t r o l e u m e n g i n e e r i n gb y t h ec h a r a c t e r i s t i c s o fd i s c re t e e q u i p m e n t m a n uf a c t u r i ng .F i n a l l y ,a c c o r d i n g to t h e c u r r e n t s t a t u s o f d i s c r e t e m a n u f a c t u r i n g ,w i t h t h e f i e l d p r a c t i c e a c c u m u l a t e d o v e r t h e y e a r s ,t h r o u g h 3D m o d e l d e s i g n ,i n t e l l i ge n t r o b o t s a n d o t h e r m u l t i -d i m e n s i o n a l e x p l o r a t i o n t h e d i g i t a l a n d i n t e l l i g e n t t r a n sf o r m a t i o n a r e s t u d i e d i n t h i s p a pe r .K e y wo r d s o f f s h o r e o i l a n d g a s e q u i p m e n t ;i n t e l l i g e n t ;d i g i t i z i n g 0 智能制造现状我国智能化制造行业取得了前所未有的发展,这给海洋油气工程装备制造等传统建造行业带来了转型变革的良好机遇㊂‘ 十三五 国家战略性新兴产业发展规划“和‘中国制造2025“明确提出,重点发展海洋工程装备,掌握重点配套设备集成化㊁智能化㊁模块化设计,将智能制造技术的应用作为海工装备领域的主攻方向之一[1㊁2]㊂智能制造(I n t e l l i ge n t M a n uf a c t u r e )具有迭代学习㊁分析决策㊁高效动作㊁环境检测等显著特点㊂首先,智能制造是工业化发展的高级阶段㊂由一种技术取代另一种,推动工业制造不断演变㊂其次,智能制造是信息化与工业化高度融合的新一代制造系统,包括信息物理系统㊁高精度感知控制㊁虚拟设备集成总线㊁云计算㊁大数据和新型人机交互等多项核心技术㊂智能制造可以对建造和设计之间的关系产生深远变化,使建造和设计 互认互联,①作者简介:亢冬春(1982),女,硕士,主要从事海洋石油工程项目㊁科研项目的概预算㊁经济评价㊁合同管理等领域的研究工作㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023第2期贺辰,等:离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究㊃107 ㊃达到建造和设计的线上连接,最终达到提质增效的运营目标,给客户交付定制化的优质服务或货物㊂智能制造可实现个性化的需求,而在智能化的过程中,可以实现 定制化量产 ㊂这个量产不是 数量的概念,而是快速生产的效率含义㊂以往,企业最不愿接的业务就是离散化非量产的业务,而智能制造就是要解决这个问题㊂目前,国内在云计算㊁大数据㊁5G ㊁人工智能㊁数字孪生和工业机器人等智能制造相关方面已取得很大的研究进展[3]㊂为适应世界发展潮流,提高企业核心竞争力,国内的汽车㊁电子和航天等相关行业纷纷向智能制造领域迈进,并通过引进工业机器人㊁3D 打印机㊁智能传感器㊁智能数控机床㊁智能物流仓储以及智能检测与装配装置等技术与装备,完成了企业的智能化升级,实现从传统制造业向现代智能制造业转型[4]㊂传统海洋石油工程建造企业的智能制造能力提升,一般经历自动化㊁数字化㊁智能化三大阶段㊂自动化执行阶段包含移动自动化机器人㊁加工自动化数控机床㊁数据自动化E R P 系统等㊂数字化集成阶段包含C P S 信息物理系统设备互联㊁C 2M 个性化按需定制产品配置器㊁C I M S 计算机集成制造虚拟制造等㊂在智能化处理阶段,产品的追溯能力转变为自知能力,物流的提前规划转变为实时自流,设备的数据交互转变为自主处理,系统的数据处理转变为智能分析,等等㊂离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型需要理性规划㊁循序渐进地实现智能制造的目标㊂以设计为龙头,贯穿生产建造㊁安装㊁调试等技术服务,以及工程项目管理等制造活动各个环节,以高效信息化自动化为目标,以智能制造基地为依托,主要建造活动网络化智能化,打通端到端的核心流程,提供决策支持的数据保障㊂1 海洋油气工程特点分析随着近些年人们对油气的重度依赖,石油和天然气工业得到了稳步发展,尤其在石油和天然气资源争端不断的世界格局背景下,各个区域更加注重油气资源的开采㊂海洋油气资源是国家最重要的宝贵资源之一,海洋油气工程行业日益壮大发展㊂在信息技术和人工智能的助推下,传统海洋油气工程行业迎来了前所未有的转型发展前景㊂离散化是传统海洋油气装备制造业的突出特点之一㊂由于不同海域㊁复杂海洋地质环境㊁油气资源状态等因素,海洋油气工程的设计建造具有较强的独特性㊂每一座海洋油气平台需个性化定制开发,且建造环节离散化程度高㊂传统离散制造行业普遍存在自动化㊁数字化水平较低,基础支撑技术薄弱,产品附加值低,制造过程资源㊁成本和能耗较高,污染严重等问题㊂因此,发展智能制造是推进离散制造行业提质增效㊁促进中国制造业由大变强的重要支撑㊂离散制造行业的产品通常是由多个零件经过一系列不连续的工序加工,再经装配而成的较大型系统[5],如图1所示㊂图1 传统离散型海洋油气工程装备制造流程架构图F i g .1 T r a d i t i o n a l d i s c r e t e o f f s h o r e o i l a n d g a s e n g i n e e r i n g e q u i p m e n t m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s a r c h i t e c t u r e d i a gr a m 在海洋油气平台设计和建造中,通常采用常规的设计理念;如图2所示,基本设计㊁详细设计㊁加工设计㊁陆地建造㊁海上安装等各阶段相对独立,未深入融合㊂此外,设计成果连续性差㊁图料匹配困难㊁建造和安装施工期间问题较难提前识别,并且人机工程方面缺少系统㊁全局考虑㊂㊃108㊃海洋工程装备与技术第10卷图2 时间维度的海洋油气装备制造流程框图F i g .2 B l o c k d i a g r a m o f t h e o f f s h o r e o i l a n d g a s e q u i p m e n t m a n u f a c t u r i n g pr o c e s s i n t h e t i m e d i m e n s i o n 采用单线程的传统分层分部建造,涉及结构㊁机械㊁配管㊁电仪讯㊁舾装㊁涂装等多工种多专业,往往出现生产效率低㊁高空作业多㊁预安装不足㊁管线设备易干涉㊁舾装涂装作业干扰㊁耗费人机料的情况,如图3所示㊂基于以上分析,迫切需要从海洋油气装备的设计与建造入手,打破传统离散型制造业固有模式,以价值链为导向,引入系统工程㊁精益设计理念,与数字化㊁智能化紧密结合,开展海洋油气装备制造业转型㊂图3 业务维度的海洋油气装备制造流程框图F i g .3 B l o c k d i a g r a m o f t h e o f f s h o r e o i l a n d g a s e q u i p m e n t m a n u f a c t u r i n g pr o c e s s i n t h e b u s i n e s s d i m e n s i o n 2 数字化智能化与现场结合提升效率根据多年海洋油气装备制造现场经验,从三维模型设计㊁标准化制定㊁智能机器人等数字化智能化关键技术方面进行转型探究,以达到产品制造业提质增效目的㊂2.1 无人油气平台无人油气平台是自动化智能化程度最高的海洋油气生产平台,通过一体化协同运营中心,采用云部署,依托三维可视化㊁动态机理模型㊁机器学习㊁A R /V R 等数字孪生技术体系,实现远程和无人化作业㊂在无人化平台改造和设计中,对于不同规模和特点的海上生产设施,要分清类别,区别对待要建造的无人平台和老旧无人平台的设计㊂已建平台主要考虑通过改造,实现远程操作,降低操作成本;然后,再逐渐深入演化到数字孪生实施和应用㊂而新建平台从一开始就进行数字化规划,考虑数字化和智能化需求的无人化㊁少人化解决方案㊂无人油气平台建设的基础是制定统一的长期数字化战略规划,加强信息化系统建设,尤其是信息化基础设施建设㊂统一的数据收集/集成平台和更加可靠耐用的基础硬件(如自控系统㊁电控阀门㊁传感器等)也是必要条件之一㊂2.2 三维模型设计通过对大量海洋油气装备制造项目的研究,在上部模块设计和建造中,不断探索创新,不断持续优化,总结了十余个项目丰富经验,采用数字化精益协同设计技术及系统集约化建造技术,取得了良好的经济效益及社会效益㊂第2期贺辰,等:离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究㊃109 ㊃常规项目海洋油气平台总体布置主要由总体专业基于二维布置图确定,受设计人员经验及总图输入条件等多方面限制,平台空间一般相对保守㊂但全专业前期直接参与三维设计,总体布置由单专业确定变为多专业共同优化㊂通过设置多层设备㊁罐与结构集成化㊁设置夹层平台㊁优化平台结构,实现多专业共架,实现平台面积利用率的提高㊂在海洋油气装置制造过程中,构建一套基于数字化精益协同设计和系统集成化建造的海洋油气平台上部模块技术体系㊂研究开发基于数字化三维空间紧凑式布置的上部模块设计技术,提高空间利用率㊂采用跨专业跨阶段的上部模块协同设计技术,缩短了整体设计周期㊂基于人机工程学的环境友好形设计理念的上部模块设计技术,提升建造㊁安装㊁操作㊁维修的便利性和用户体验㊂基于运筹学理论优化并改进上部模块建造工艺流程来缩短生产周期㊂基本设计期间开始三维建模,提前确定总体方案,详细设计继承基设模型,渐进优化㊂面向集成化建造的三维分区设计,解决图料匹配的难题,为并行建造奠定图㊁料基础㊂实现L i n e l i s t 中管线信息直接输出到I S O 图,解决加工设计阶段手动录入管线设计数据时耗时㊁易错的难题㊂优化管支架详图基准点位置,避免支架安装时倒算坐标点;支架体现重量㊁重心,方便建造估算分包工程量㊂2.3 标准化制定在推进海洋油气装备制造业向数字化和智能化转型的过程中,探索了标准化的实施工作㊂编制标准化专项工作总体‘实施策略“和‘总体计划“,成立技术创新攻关小组等,推进标准化工作㊂专业单元标准化制造技术包括模块化车间预制建造技术㊁板橇/模块化生活楼标准化技术㊁安装件标准化技术㊂在海洋油气平台导管架细分专业单元的智能制造方面,推动实现导管架直腿化㊂导管架由斜腿改直腿,已规划完成一套四腿中型导管架标准化图纸和计算模型㊂推动结构杆件㊁桩径的轻量化设计,减少种类和数量,并增强通用性㊂实现导管架T K Y 节点标准化,大幅提升总装效率㊂完成T K Y 节点模拟制造,如图4所示㊂针对过程中遇到的问题攻关研究,计划形成基于T K Y 节点产品化导管架总装方案,提升总装效率㊂将T K Y 节点标准化制造应用于实际项目导管架建造中,与传统建造方式相比可实现总装周期压缩的效果㊂图4 导管T K Y 节点模拟建造过程F i g.4 C a t h e t e r T K Y n o d e s i m u l a t i o n c o n s t r u c t i o n p r o c e s s 2.4 智能机器人在离散型海洋油气装备制造领域,广泛使用具有高精度环境感知功能的智能巡检机器人和带有多轴机械臂式工业机器人㊂随着机器人应用大步走进工厂车间进而遍布各个制造环节,企业也将乘势打造全新互动和影响模型,开启机器人应用新领域㊂若以海洋油气工程强国为最终目的,则要从硬件和软件两方面进行突破㊂软件方面,需要转换传统海洋石油工程模式,采用数字化手段提升软实力㊂硬件方面,则需要在智能化装备设置上下功夫,采用智能机器人技术㊁智能生产基地改造等措施㊂提高海洋油气装备制造的自动化㊁机械化㊁智能化水平,对提高生产效率和产品质量,缩短造船周期都具有重要意义㊂在海洋油气装备制造的实践中,采用具有性能稳定㊁工作空间大㊁运动速度快等特点的焊接机器人㊂以油气生产平台上的马脚㊁支架㊁地漏等工件㊃110㊃海洋工程装备与技术第10卷作为焊接机器人的加工对象,进行了探索性的机器人焊接的研究㊂主要围绕智能制造中的机器人这项关键技术的应用,将理论上设计优秀㊁动作误差极小的机器人,应用于组对精度低㊁实际工作误差大的工件焊接㊂在实际工作中,要确定机器人的安装㊁操作台的摆位㊁焊接工艺参数设计和机器人动作程序等,从而提高机器人工作效率,获得良好焊接效果,如图5所示㊂图5 机器人焊接工作现场F i g .5 R o b o t w e l d i n g wo r k s i t e 2.5 智能制造基地智能制造基地依托5G 或W i F i 等无线或有线网络,将车间㊁场地㊁码头的机器设备等生产要素联通,形成深度融合的柔性定制化信息化海洋油气装备的制造体系㊂智能制造基地具有互联㊁定制㊁可视三大能力㊂在互联方面,可以实现虚拟设计㊁实体制造㊁虚实融合㊂全流程互联使各专业全流程共创共享㊂在定制方面,按需设计㊁按需预制㊁按需组装㊂通过智能互联,模块化㊁自动化㊁智能化生产,智能物流,根据不同装备的个性化定制,快速响应,快速建造㊂在可视方面,生产全流程透明可视㊂各工件工序生产情况以及运送情况,可以实时地推送和快速查询㊂智能制造基地实现的基础条件包括模块化㊁自动化㊁智能化㊂需要颠覆传统制造模式,构建以产品交付为中心的大规模个性化定制模式㊂其中,模块化是实现海洋油气装置定制的基础㊂根据不同海洋油气平台情况设计机械和电气设备㊁各管路等的功能及投产能力㊂智能制造基地在生产制造过程中只需改变相对应的模块即可,而不是重新设计新产品㊂结合数字化智能化发展的大环境,按照智能制造基地和海洋油气装备制造的具体要求,设计海洋油气装备制造基地,使其具有较高的智能制造水平,如图6所示㊂作为典型的离散型制造基地,海洋油气装备制造基地在人员㊁技术㊁资源㊁制造四大能力要素方面较传统制造业有较大提升㊂整体设计在组织战略㊁数据㊁信息安全㊁装备㊁工艺设计㊁生产作业等多个能力子域具有较高水准㊂图6 离散型海洋油气装置制造基地设计图F i g .6 D e s i gn o f d i s c r e t e o f f s h o r e o i l a n d g a s p l a n t m a n u f a c t u r i n g ba s e 3 总结与展望通过几十年对离散型海洋油气装备制造项目的探究,在数字化和智能化转型的过程中,需要重点关注的7个关键因素:首先是企业的生产管理制度要跟上数字化智能化转型的理念;第二,定制化的制造模式需要充分考虑运用敏捷开发技术;第三,注重小投入大产出的高效细致管理模式;第四,运用数字技术和人工智能提高产品质量;第五,智能制造基地的空间规划结合三维建模和数字孪生技术,同时具备物流优化,产线评估能力,验证建造操作可达性,装配过程路径分析,物料搬运过程模拟等仿真;第六,设备管理方面包含设备基准㊁设备综合分析㊁设备点/巡检㊁设备台账㊁设备润滑等内容,逐渐提高设备预防性能力;第七,能源管理包含水㊁电㊁蒸汽等数据收集,能源统计分析㊂未来,通过离散型海洋油气装备制造的数字化和智能化转型,可以进一步统一数据标准,规范流程,提高企业综合管理水平,并大幅度提高产品合格率㊂通过生产智能制造系统改造,使生产协同一致,再配套业务大数据平台,计划安排生产,提高关键资源的利用率,工期将大大缩短㊂通过生产制造第2期贺辰,等:离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究㊃111㊃系统数字化智能化改造,使生产中各环节数据准确唯一并充分共享,提高生产效率,以适应市场的快节奏变化,新产品开发周期减少,提高企业经营K P I 指数,推动行业快速发展㊂参考文献[1]陈荣旗.海洋油气生产装备智能制造发展现状及前景展望[J].中国海上油气,2020,32(4):152157.[2]周国平.对接国家战略推进上海海洋工程产业创新发展[J].船舶与海洋工程,2014,(2):18.[3]万志远,戈鹏,张晓林,等.智能制造背景下装备制造业产业升级研究[J].世界科技研究与发展,2018,40(3):316327.[4]严帅,张紫君,张青阳,等.广州市智能装备产业集群发展现状及对策[J].科技管理研究,2019,39(1):137148. [5]李新宇,李昭甫,高亮.离散制造行业数字化转型与智能化升级路径研究[J].中国工程科学,2022,24(2):6474.。
海洋工程与船舶装备系列课程信息化教学改革工作研究
TECHNOLOGY AND INFORMATION144 科学与信息化2023年5月上海洋工程与船舶装备系列课程信息化教学改革工作研究邵夕吾南通润邦海洋工程装备有限公司 江苏 南通 226255摘 要 本文围绕海洋工程与船舶装备系列课程信息化教学改革工作展开研究，在改革策略中，提出了以企业需求为导向来确定人才培养目标、创立联合培养加双向选择的人才培养模式、整合教学内容、构建自主型实践教学体系、深度改革课程设计与毕业设计，以及加强信息化教学管理等内容。
本文的研究意义在于为海洋工程与船舶装备系列课程的教学改革提供具体的思路和方法，为培养高素质专业人才提供有益的参考。
关键词 海洋工程；船舶装备；教学改革；信息化；实践教学Research on Informatization Teaching Reform of Marine Engineering and Ship Equipment Series Courses Shao Xi-wuNantong Rainbow Offshore & Engineering Equipments Co., Ltd., Nantong 226255, Jiangsu Province, ChinaAbstract This paper investigates the informatization teaching reform of marine engineering and ship equipment series courses, and puts forward the content of determining talent training goals guided by enterprise needs, creating talent training mode of joint training and two-way selection, integrating teaching content, building an independent practical teaching system, deep reform of curriculum design and graduation design, and strengthening information teaching management in the reform strategy. The research significance of this paper is to provide specific ideas and methods for the teaching reform of marine engineering and ship equipment series courses, and provide useful references for cultivating high-quality professionals.Key words marine engineering; ship equipment; teaching reform; informatization; practical teaching引言随着我国海洋事业的快速发展，海洋工程与船舶装备行业日益成为国家重点支持的领域。
219467649_深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比
深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比①黄 俊1,康 庄2,张岩松3,艾尚茂4(1.中海油研究总院,北京 100000;2.哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨 150001)摘要 波致疲劳损伤是深水钢悬链线立管(S C R )疲劳损伤的重要组成部分㊂分别采用时域和频域的方法对中国南海海域风暴海况引起的S C R 波致疲劳损伤进行了预报,分析了时域方法和频域方法得到的平台运动响应和立管动力响应的差异,对疲劳损伤风险位置及损伤极值等预报结果进行了对比㊂结果表明:时域方法与频域方法计算耗时差距巨大,采用频域方法得到的损伤风险位置滞后,且与时域方法相比,对立管的波致疲劳损伤进行了放大,在数量级上保持一致㊂通过上述结果分析,评估两种方法在深水钢悬链线立管波致疲劳预报中的适用性㊂关键词 钢悬链线立管;波致疲劳;频域谱分析;时域方法中图分类号:U 674.38 文献标志码:A 文章编号:20957297(2023)011207d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.18T i m e -f r e q u e n c y M e t h o d C o m pa r i s o n f o r W a v e -i n d u c e d F a t i g u e P r e d i c t i o n o f D e e pw a t e r S C R s H U A N G J u n 1,K A N G Z h u a n g 2,Z H A N G Y a n s o n g 2,A I S h a n gm a o 2(1.C N O O C R e s e a r c h I n s t i t u t e ,B e i j i n g 100000,C h i n a ;2.H a r b i n E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y ,H a r b i n H e i l o n g j i a n g 150001,C h i n a )A b s t r a c t W a v e -i n d u c e d f a t i g u e d a m a g e i s a n i m p o r t a n t c o m p o n e n t o f d e e p -w a t e r s t e e l c a t e n a r y r i s e r (S C R )f a t i g u e d a m a g e .I n t h i s p a p e r ,t h e f a t i g u e d a m a g e o f S C R i n t h e S o u t h C h i n a S e a c a u s e d b y s t o r m s t a t e i s p r e d i c t e d t h r o u gh t i m e d o m a i n a n d f r e q u e n c y d o m a i n r e s p e c t i v e l y .T h e d i f f e r e n c e o f p l a t f o r m m o t i o n r e s p o n s e a n d r i s e r d yn a m i c r e s p o n s e o b t a i n e d b y t i m e d o m a i n m e t h o d a n d f r e q u e n c y d o m a i n m e t h o d i s a l s o a n a l y z e d .T h e p r e d i c t i o n r e s u l t s o f f a t i g u e d a m a g e r i s k p o s i t i o n a n d d a m a g e e x t r e m e v a l u e a r e t h e n c o m p a r e d .T h e a p p l i c a b i l i t y of t h e m e t h o d s i n p r o d i c t i o n o f d e e p -o c e a n r i s e r s w a v e -i n d u c e d f a t ig u e w a s e v a l u a t e d .Th e r e s u l t s h o w s t h a t t h e r ei s a h u g e g a pb e t w e e n t h e t i m e d o m a i n m e t h o d a n d t h e f r e q u e nc yd o m a i n me t h o d ,a n d t h a t t h e d a m a g e r i s k p o s i t i o n c a l c u l a t e d b yt h e f r e q u e n c y d o m a i n m e t h o d i s l a g g i n g b e h i n d .W i t h t h e f r e q u e n c y d o m a i n m e t h o d ,t h e w a v e -i n d u c e d f a t i gu e c u m u l a t i v e d a m a g e i s a m p l i f i e d ,w h i l e t h e o r d e r o f m a gn i t u d e i s c o n s i s t e n t .K e y wo r d s S C R s ;w a v e -i n d u c e d f a t i g u e ;f r e q u e n c y d o m a i n s p e c t r a l a n a l y s i s ;t i m e d o m a i n m e t h o d 0 引 言近年来,钢悬链立管由于其成本低,可以承受较大的上部浮体的升沉和漂移运动[1],且适合深海高压环境,被广泛应用于深水油气开发中㊂对于深水立管系统来说,疲劳问题也是至关重要的㊂深水钢悬链线立管(S C R )的疲劳损伤主要包括平台涡激运动引发的疲劳损伤㊁立管涡激振动疲劳损伤和波致疲劳损伤㊂深水S C R 应用的海洋环境较为复杂,容易遭受极端海况,波浪载荷大,由此引发的疲劳①项目:中国海油科技项目 陵水半潜式生产平台研究专项 (L S Z X -2020-H N -05-0405)作者简介:黄俊(1980 ),男,工学学士学位,高级工程师,现主要从事海底管道结构的设计和研究工作㊂h u a n g ju n l @c n o o c .c o m.c n ㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023第2期黄俊,等:深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比㊃113 ㊃损伤在疲劳总损伤中占比较大,因此在立管设计过程对波致疲劳损伤进行预报是十分必要的㊂在目前的实际工程中,疲劳损伤计算一般是基于频域谱分析方法和时域分析方法[2]㊂时域疲劳评估方法顾名思义是在时域中模拟得到应力数据,应用雨流计数法对应力进行处理,提取以幅值和均值为区分的应力的循环次数,之后对所截取的时间段下的总损伤进行累积计算,最后经过转换可以得到所求疲劳寿命㊂工程应用对时域法的准确性认可度较高,可以对载荷所引发的疲劳问题进行准确分析,并且还能将其中的非线性问题考虑在内㊂但该方法计算量大,对设备要求较高,耗时严重[3]㊂在实际情况下,也可以在频域内用功率谱密度来描述结构所受的随机载荷㊂频域方法计算量较小,因而耗费时间较短㊂面对较为复杂疲劳分析问题时,可以利用该方法快速地进行计算,与时域方法相比可节省大量的时间[4]㊂频域方法虽然能够极大地减小计算成本,对疲劳寿命进行快速预报,但其预报结果在精度上值得商榷㊂本文利用O r c a F l e x 软件分别采用频域方法和时域方法对南海某生产平台立管系统进行波致疲劳预报,通过对所得结果进行分析,对两种方法进行讨论㊂1 计算理论和方法1.1 悬链线理论如图1所示为基本的悬链线式钢质立管形态,θ为悬链线顶端切线方向于水平面的夹角,T h 和T v 分别是顶端张力的水平方向与垂直方向的分量㊂悬链线的一般理论方程为[5]:图1 立管静力分析图F i g .1 S t a t i c a n a l y s i s d i a gr a m o f r i s e r y =a c o s h xa-1(1)其中,定义a =T h/μ为悬链线参数,μ为管线单位长度湿重㊂在水深h 和单位长度湿重μ给定下,给出悬链线参数a 便可得到全部的立管状态参数㊂1.2 时域动力分析理论时域分析是完全非线性的,质量㊁阻尼㊁刚度㊁载荷等在各个节点上每个时间步进行计算,同时考虑瞬时几何形状的差异㊂O r c a F l e x 软件中内置两种积分方式,分别为显式积分和隐式积分,文中选用隐式积分方案,在计算时间步内更加稳定,因此速度更快㊂S C R 的运动方程可以表示为[6]:M x ㊃㊃(t )+C x ㊃(t )+K x (t )=f (t )(2)式中,M 为S C R 的质量矩阵,包括结构质量和附加质量;C 为S C R 的阻尼矩阵,包括结构阻尼和水动力阻尼;K 为S C R 的刚度矩阵;f (t )为S C R 所受到的外部载荷,主要是环境载荷和浮体响应给S C R 施加的力㊂1.3 频域谱分析理论频域分析是线性的,即频域求解过程中将任何非线性因素近似为线性㊂波频响应定义为系统与波浪随机过程相关联的一阶动态载荷作用下的响应㊂与时域下一致,波浪由指定的波浪谱描述,不同的是波浪谱在频域分析中并不用于重现海况㊂频域分析是通过对一些潜在的随机环境或加载过程应用一系列的线性映射来实现的㊂频域分析假设输入和输出都是正弦函数或者正弦函数组合的形式[7],所以频率为ωn 的不规则波:f (t )=f -㊃e i ωn t,x (t )=x -㊃e i ωn t(3)式中,f -和x -为复向量形式㊂代入式中可得:(ω2n ㊃M +i ωn ㊃C +K )㊃x -=f -(4)假设式中M ㊁C 和K 不随时间变化,S C R 结构为小直径管线结构,则f -可以通过对莫里森公式扩展得到,将f -记作F -㊂1.4 疲劳分析方法时域疲劳分析是在一段时间内对S C R 的运动响应进行求解,得到S C R 的应力响应的时历数据㊂频域谱疲劳分析是在频域内进行的,通过F E M 对S C R 结构进行分析得到频域响应函数,结合平台的运动谱和J O N S W A P 波浪谱可得到其应力在频域内的响应,通过进一步变化得到应力数据㊂在得到应力数据后结合S N 曲线法[8]即可得到其应力幅值对应的循环次数,再应用M i n e r 线性累积准则对损伤进行累加㊂重复进行上述操作可以得到立管㊃114㊃海洋工程装备与技术第10卷各个节点位置的疲劳损伤㊂具体的频域方法(a)和时域方法(b)疲劳分析流程如图2所示㊂(a)(b)图2疲劳分析流程F i g.2F a t i g u e a n a l y s i s p r o c e s s计算中所选择的S N曲线对立管疲劳损伤的影响很大,本文中立管疲劳寿命预测所用的S N 曲线选自规范B S7608(1993)E,表示为N=a S-ml o g10N=l o g10a-m l o g10S(5)其中,a㊁m为材料参数,取值为:a=3.289ˑ1012, m=3.0㊂在实际工程中,通常使用线性疲劳累积损伤理论作为其损伤累积的指导,该理论指出:在疲劳实验中,结构在不变应力的循环施加下,损伤与应力循环之间的关系可以认为是线性的,当损失积累到一定程度时,结构将产生破坏㊂其中,M i n e r损伤累计准则应用最多,其表达式为D=ðk i=1n i N i(6)其中,n i为应力的循环次数,N i为材料破坏之前可以承受的最大循环数㊂计算出在每个应力幅值下的损伤量,按照M i n e r损伤累积理论将每个幅值下的损伤值进行累积得到总损伤㊂2模型建立与参数选取2.1结构参数及耦合模型建立耦合模型中的平台模型为中国南海水深1422米的 深海一号 深水半潜式生产储油平台,由立柱和浮箱组成,吃水为37m,其设计参数见表1㊂平台采用张紧式锚链聚酯缆锚链组合形式进行系泊,系泊系统由4组㊁16根系泊线组成,如图3所示㊂表1平台主要结构尺寸T a b.1M a i n s t r u c t u r a l d i m e n s i o n s o f t h e p l a t f o r m参数/m值吃水37主尺寸91.5ˑ91.5ˑ59立柱尺寸21ˑ21ˑ50浮筒尺寸49.5ˑ21ˑ9第2期黄俊,等:深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比㊃115 ㊃图3 平台立管系泊耦合数值模型F i g .3 C o u p l e d n u m e r i c a l m o d e l o f p l a t f o r m -r i s e r -m o o r i n g立管系统由6根钢悬链式立管[9](S C R )组成,分别为一根18寸外输天然气外输立管(G E ),两根12寸生产立管(P R 1和P R 2),两根10寸生产立管(P R 3和P R 4),以及1根注入立管(M E G ),立管参数见表2㊂表2 立管参数T a b .2 R i s e r pa r a m e t e r s 立管名称G E P R 1/2P R 3/4M E G 长度/m2204212821282068外径/m0.4570.3240.2730.168内径/m0.3940.2700.2220.132材料密度/(t e /m 3)7.850涂层厚度/m0.003海床摩擦系数0.5涂层密度/(t e /m 3)0.92.2 环境参数针对南海的海洋环境,选取了5个风暴工况进行分析㊂波浪谱为J O N S W A P 谱,海流为阶梯流,以4天为周期进行疲劳分析㊂该海域的波浪参数见表3,海流参数见图4㊂表3 海况参数T a b .3 S e a s t a t e p a r a m e t e r s海况编号有效波高/m 谱峰周期/s 风速/(m /s )方向/(ʎ)持续时间/h S 513.414.743.7454.4S 412.314.4411356.7S 310.313.6341354.6S 29.51330.39015.8S 16.312.124.2064.5图4 海流参数F i g .4 F l o w v e l o c i t y pr o f i l e 2.3 平台水动力特性采用基于势流理论的A QW A 程序对半潜式平台的水动力特性进行计算,以15ʎ为浪向间隔㊂该半潜式平台是对称结构,其纵荡和横荡运动是相同的,类似的对称浪向下的响应也是重复的㊂图5和图6是半潜式平台0ʎ~90ʎ七个浪向的纵荡和垂荡的幅值响应算子㊂图5深海一号 半潜平台纵荡幅值响应算子F i g .5 S u r g i n g r e s p o n s e a m p l i t u d e o pe r a t o r㊃116㊃海洋工程装备与技术第10卷图6深海一号 半潜平台垂荡幅值响应算子F i g .6 H e a v i n g r e s p o n s e a m p l i t u d e o pe r a t o r 3 结果分析3.1 平台运动响应分析分别使用频域方法(F )和时域方法(T )对平台立管系泊组成的耦合系统进行分析,提取平台垂荡运动响应结果,将频域下的结果进行转换后,与时域下的响应结果对比,如图7所示㊂从对比结果可知,两种方法得到的垂荡响应的平均位移差异不明显,相比于时域的计算结果,频域方法会放大对响应幅值的预测,结果的平均绝对误差在4%左右㊂并且随着海况等级的增加,两种方法得到的响应曲线的差异呈上升趋势㊂图7 平台垂荡运动响应对比F i g .7 C o m p a r i s o n o f h e a v e m o t i o n r e s p o n s e o f pl a t f o r m 3.2 立管波致疲劳分析对立管系统中的1根天然气外输管(G E )和4根生产管(P R 14)进行疲劳分析,得到各S C R 的波致疲劳损伤最大值和疲劳风险位置㊂(1)疲劳风险位置预报由已有研究和疲劳预报结果可知,S C R 的波致疲劳风险位置集中在触地段区域,该位置区域的立管外壁由于在运动过程中与海床发生摩擦,极易产生疲劳损伤㊂图8(左)显示的是分别通过两种方法计算得到的各立管在所有海况下波致疲劳损伤风险最大的位置㊂由图可知,两种方法得到的波致疲劳损伤最大值的位置范围都在触地点区域,并且天然气外输管的风险位置预报两种方法结果相一致㊂在对4根生产立管的风险位置的预报中可以发现,频域方法所得位置结果在沿管长方向比时域方法滞后㊂图8(右)显示的是对横截面上风险位置的预报结果,由图可知,两种方法所得截面疲劳损伤最大点位置的夹角在90ʎ左右㊂(2)疲劳损伤最大值预报两种方法计算得到的立管系统在触地区域的疲劳损伤最大值如图9所示㊂两种方法计算所得的疲劳损伤结果的数量级保持一致,均为10-3,但在数值上两种方法所得结果差异明显,频域方法所得结果与时域方法相比对疲劳损伤进行了放大,且在生产立管(P R 4)上放大最为明显㊂第2期黄俊,等:深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比㊃117 ㊃图8 立管波致疲劳损伤风险位置预报F i g .8 L o c a t i o n p r e d i c t i o n o f r i s e r w a v e -i n d u c e d f a t i g u e d a m a ge r i sk 图9 立管疲劳损伤最大值F i g .9 M a x i m u m o f r i s e r f a t i g u e d a m a ge (3)计算时间对比使用时域方法分别对各个工况进行了1小时的模拟计算,记录每个工况仿真所需时间㊂如图10所图10 仿真耗时对比F i g .10 C o m pa r i s o n o f s i m u l a t i o n t i m e 示,时域方法对一个工况进行1小时仿真所需时间约为4.5小时,而在相同计算配置下,频域方法对每个工况进行计算所需时间约为35秒,计算耗时差距巨大㊂4 结 论对中国南海 深海一号 深水半潜式生产储油平台的立管系统的波致疲劳损伤进行了分析,得到的结论如下:(1)频域方法与时域方法在计算时间消耗上差异巨大,在同等计算配置的情况下,时域动态仿真耗费时间约为频域方法的近千倍㊂(2)平台垂荡运动响应预报受到方法差异的影响,其中频域方法得到的平台垂荡运动响应幅值较大,并且随着海况等级增大差异愈发明显㊂(3)立管系统波致疲劳损伤预报主要关于疲劳损伤风险位置和疲劳损伤极值两个关键参数:①与时域方法相比,频域方法得到的立管波致疲劳损伤风险位置沿管长较为滞后,但仍在触地区域内,横截面内风险位置不同,夹角在90ʎ左右;②频域方法预报中对疲劳损伤极值进行了放大,但在数量级上与时域方法所得结果保持一致㊂目前普遍认为时域方法的分析精确度较高,从上述分析结果可知,在对立管波致疲劳的预报中频域方法的快速性优势明显,并且在验证校核等对结果精确度要求不高的过程中,采用频域方法进行分㊃118㊃海洋工程装备与技术第10卷析可以快速得到校核结果㊂在设计过程中也可通过将两种方法结合的方式进行快速设计或指标检测㊂参考文献[1]M ršn i k M,S l a v i c㊅J,B o l t eža r M.F r e q u e n c y-d o m a i n M e t h o d sf o r a V i b r a t i o n-f a t ig u e-l i f e E s t i m a t i o n A p p l i c a t i o n t o R e a l D a t a[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f F a t i g u e,2013,47:817.[2]M O R O O K A C K,C O E L H O F M,S H I G U E M O T O D A.D y n a m i c B e h a v i o r o f a T o p T e n s i o n e d R i s e r i n F r e q u e n c y a n dT i m e D o m a i n[C].P r o 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海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术研究
海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术研究随着科技的不断进步和应用的推广，虚拟仿真与模拟技术在海洋工程装备领域的应用越来越广泛。
海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术研究旨在通过计算机技术模拟真实海洋环境，提供高效、安全、低成本的工程解决方案。
海洋工程装备包括潜水器、遥操作机器人、海底设备、海上平台等，这些设备常常需要在极端的海洋环境下工作，如高温、高压等。
因此，对其进行虚拟仿真与模拟技术研究，有助于提前发现问题、优化设计，并降低实际操作中的风险。
首先，海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术可以提供设备的性能测试和优化设计。
通过建立设备的三维数学模型，并将其导入虚拟仿真软件中，可以模拟设备在不同的海洋环境中的工作情况。
这样的仿真不仅可以模拟设备的运动轨迹和受力情况，还可以模拟不同工作场景下的情况，如海浪冲击、海水压力等。
通过对仿真结果的分析和比对，可以提前发现设备存在的问题，并进行设计上的调整和优化，从而提高设备的性能和可靠性。
其次，海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术可以提供室内外培训和操作模拟。
在实际操作过程中，海洋工程装备的操作人员需要面对复杂的操作环境和情况。
通过虚拟仿真技术，可以将真实的操作情景模拟在计算机软件中，操作人员可以在虚拟环境中进行训练和模拟操作。
这样的培训和操作模拟能够提高操作人员的技能水平，减少操作失误，降低事故风险。
另外，虚拟仿真与模拟技术还可以用于海洋工程装备的维护和故障诊断。
海洋工程装备在使用过程中，由于长时间的海洋侵蚀、物理作用等原因，会出现磨损、腐蚀、故障等问题。
通过虚拟仿真与模拟技术，可以建立设备的数学模型，并模拟设备在不同的运行情况下的维护和故障诊断过程。
这样的仿真和模拟可以帮助维修人员更好地理解设备的工作原理和故障模式，并采取相应的维修措施，提高维修效率和质量。
虚拟仿真技术在海洋工程装备领域还可以提供虚拟设备的操控和遥感监测。
通过虚拟仿真技术，可以建立设备的操纵系统模型，并模拟真实的操纵过程。