半潜式平台总体强度直接计算技术指南

一般规定：本指南提供半潜式平台总体强度评估方法和校核衡准，并需符合中国船级社（CCS）相关规范。
适用范围：适用于双下壳体和环状下壳体半潜式平台在漂浮状态下的主体结构强度评估。
总体强度评估报告：报告内容应包括参考图纸、操作模式概况、结构模型描述、材料特性、边界条件、载荷情况、结构响应、强度评估结果汇总表以及必要时的修改方案建议。
总体强度评估分析流程：包括建立水动力模型和结构有限元模型、频域水动力计算、设计波法计算映射载荷、结构计算和强度评估。
定义：明确了立柱、上壳体、下壳体、撑杆、操作模式、波陡和响应幅值算子等术语的定义。

一般规定：总体强度评估需考虑正常作业模式、迁移模式和自存模式下的典型工况，主要考虑波浪载荷影响。
环境条件：波浪特性可采用规则波方法或基于波浪谱的随机波方法描述。
- 规则波：参数包括波高和周期，波陡应小于限值。
- 随机波：可通过线性随机波浪模型（波浪谱）描述，常用P-M谱和JONSWAP谱，参数包括有义波高、谱峰周期、谱峰提升因子等。
波浪载荷：采用势流理论计算波浪载荷，包括波浪动压力和惯性载荷。
- 势流理论：基于理想流体假设，可采用边界元方法求解。
- 莫里逊公式：用于计算小尺度构件（如撑杆）的拖曳力和惯性力。
重力及功能载荷：包括空船重量、消耗品、作业载荷、甲板载荷、压载载荷、货物载荷、系泊载荷、生产立管载荷和海生物载荷等，应取对总体强度影响更不利的组合进行分析。

一般规定：设计波法通过选取确定波浪作用于平台，使其结构响应表征最不利承载状态。
随机性设计波法：流程包括选取特征载荷、确定设计波参数、计算特征载荷RAO、得到特征载荷响应最大值、计算设计波波幅、确定设计波相位，最终得到用于总体强度评估的波浪载荷。
确定性设计波法：流程包括选取特征载荷、计算特征载荷RAO、计算不同周期下的极限波高、得到特征载荷响应值、确定设计波参数，最终得到用于总体强度评估的波浪载荷。
特征载荷：至少包含下壳体间的分离力与纵向剪切力、扭矩、垂向弯矩、上壳体中心横向与纵向加速度，必要时考虑其他特征载荷和多特征载荷联合作用。

一般规定：基于有限元模型进行分析，载荷包括静载荷和动载荷。
结构分析模型：模型范围应包括下壳体、立柱和上壳体的所有主要结构构件，常用单元类型包括壳单元、梁单元和杆单元等。
- 建模原则：网格划分、单元类型选择、质量模型建立等均有详细规定。
载荷加载与边界条件：静水压力和波浪载荷以湿表面压力形式施加，惯性力采用质量点或集中力方式施加，需满足整体不平衡力条件，并设置静定约束消除刚体位移。
半潜式移动平台强度校核衡准：
- 屈服校核：计算静载应力和组合应力，并按规定的许用应力值进行校核，包括壳单元、梁单元和板材的校核方法。
- 屈曲校核：满足CCS规范要求。
- 疲劳校核：满足CCS规范要求。
- 结构冗余度：满足CCS规范要求。
半潜式浮动设施强度校核衡准：
- 屈服校核：参考半潜式移动平台的屈服失效准则，安全系数按表选取。
- 屈曲校核：满足CCS相关规范要求。
- 疲劳校核：满足CCS相关规范要求。
- 结构冗余度：满足CCS规范要求。