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海洋平臺在建造和使用期間承受的環(huán)境載荷指由風(fēng)、波浪、海流、海冰、水溫及氣溫、潮汐、地震等自然環(huán)境引起的載荷。波浪載荷是平臺強度分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計與安全評估中一個非常重要的載荷之一，正確計算波浪載荷對結(jié)構(gòu)安全性具有重要意義。
在風(fēng)浪作用下，半潛式平臺始終處于運動狀態(tài)，因此對平臺的載荷進行計算是一個非常復(fù)雜的動力問題，難于精確計算。目前普遍使用的方法是將動力問題轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)靜力問題來處理，從而在滿足工程精度要求的前提下簡化計算。
波浪是一個隨機的過程，而平臺強度有限元分析需要得到確定的結(jié)果，所以需要采取一定的分析方法對波浪載荷進行處理。目前的方法主要有譜分析法和設(shè)計波法，設(shè)計波法應(yīng)用較多。設(shè)計波法是根據(jù)平臺工作地區(qū)的環(huán)境條件和設(shè)計的要求，選取平臺可能遇到的最大的波浪作為設(shè)計波，規(guī)范通常規(guī)定使用百年一遇的最大規(guī)則波，然后計算平臺在設(shè)計波作用下的運動、載荷和構(gòu)件應(yīng)力，并根據(jù)規(guī)范的強度要求校核平臺的結(jié)構(gòu)安全性。
作用在物體上波浪誘導(dǎo)的載荷是由于波浪產(chǎn)生的壓力場引起，一般波浪誘導(dǎo)載荷分為三種：拖曳力、慣性力和繞射力。拖曳力是物體造成水流的擾動引起的；慣性力包括兩部分，一是入射波壓力場引起的作用力，二是流體的慣性引起的附加質(zhì)量力；繞射力是波浪受物體影響發(fā)生繞射引起的作用力。波浪誘導(dǎo)載荷各分量對于具體的結(jié)構(gòu)物而言并非同等重要，其影響程度取決于結(jié)構(gòu)物的型式和尺度以及所選取的波浪狀況等。
海洋工程結(jié)構(gòu)中，通常對大尺度結(jié)構(gòu)和小尺度結(jié)構(gòu)采取不同的方法計算波浪載荷。所謂大小結(jié)構(gòu)之分是相對波浪的尺度而言，并無絕對界限，一般以D/L≤0.2作為小結(jié)構(gòu)物(D為構(gòu)件界面的特征長度，L為波長)。
Morison公式對于小結(jié)構(gòu)物，波浪的拖曳力和慣性力是主要分量，波浪載荷用Morison公式計算。Morison公式如下，其中包括相對運動的影響：F=k2(M-d Ca)a-k2d (Ca+I)x+ikB(x-a)+fc+fg+fb 式中：k為入射波頻率；d為水密度； 為Morison單元的排水體積；M為3×3的慣性質(zhì)量對角陣；Ca為3×3的附加質(zhì)量系數(shù)對角陣；I為3×3的單位矩陣；B為線性的粘性阻尼矩陣；x為入射波場的復(fù)值幅；a為運動復(fù)值幅；fc波動靜水回復(fù)力；fg為波動重力；fb為波動浮力。對于固定結(jié)構(gòu)的確定性分析，如小尺度柱樁，Morison公式簡化為F=d (1+Ca)v +12deCDv|v|式中：CD為3×3拖曳力系數(shù)對角陣；e為Morison單元投影面積；v為與柱正交的相對速度。
對于大結(jié)構(gòu)物，入射波受物體影響將產(chǎn)生嚴(yán)重的繞射或反射，波浪的慣性力和繞射力是主要分量，而邊界層的分離并不明顯。為使問題簡化可用勢流理論描述其流動狀態(tài)。當(dāng)入射波波高與波長之比為小量，則可用線性理論使問題進一步簡化。
在進行船舶及海洋工程的結(jié)構(gòu)和流體動力分析時，DNV /SESAM綜合程序系統(tǒng)是常用軟件之一。SESAM的一大特點是功能模塊化，不同的子程序模塊分別完成模型建立、環(huán)境分析、結(jié)構(gòu)分析、結(jié)果處理等功能。環(huán)境分析模塊包括計算導(dǎo)管架下水的LAUNCH，計算船體波浪載荷的WAVESHIP，計算框架結(jié)構(gòu)波浪載荷的WAJAC，計算一般結(jié)構(gòu)波浪載荷的WADAM。WADAM全稱為WaveAnalysis byDiffraction andMorison Theory，指基于繞射和Morison理論的波浪分析，用于計算任意形狀固定式或浮動式結(jié)構(gòu)的波浪-結(jié)構(gòu)相互作用，例如半潛式平臺、張力腿平臺、重力基結(jié)構(gòu)等。WADAM的詳細分析功能由如下部分組成：(1)靜壓數(shù)據(jù)和慣性屬性的計算。(2)總體響應(yīng)的計算：一階、二階波浪激勵力和彎矩，水動力附加質(zhì)量和阻尼，剛體運動，剖面力和彎矩，常數(shù)漂移力和力矩，內(nèi)部容艙壓力。(3)多體系統(tǒng)的特定總體響應(yīng)計算。(4)為進行后繼結(jié)構(gòu)分析，將載荷自動傳遞給有限元模型：慣性載荷，用于結(jié)構(gòu)梁元分析的線載荷，用于結(jié)構(gòu)殼/固體元分析的壓力載荷，自由面的壓力載荷等。
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