王帅霖，狄少丞，季顺迎

(大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116023)

多桩锥体海洋平台结构冰荷载遮蔽效应离散元分析

王帅霖，狄少丞，季顺迎

(大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116023)

在海冰与多桩锥体海洋平台结构的相互作用中，平台结构总冰力在海冰流向和桩腿方位的影响下呈现出显著的遮蔽效应。采用具有粘结-破碎效应的离散元方法，基于GPU并行的高性能计算，对不同冰向下锥体海洋平台结构的冰荷载进行了数值分析，确定了不同冰向下平台结构各桩腿的冰力衰减系数并分析了总冰力的遮蔽效应。最后，对自由边界影响下多桩平台结构冰荷载遮蔽效应的产生机理进行了讨论。本文工作可为多桩腿平台结构的冰荷载特性、冰激结构振动以及冰区结构设计提供参考。

多桩锥体海洋平台；离散元方法；GPU并行计算；冰荷载；遮蔽效应

Abstract:During the interaction between sea ice and multi-leg conical offshore platform structure,the global ice load has obvious shadowing effect under the influence of ice drifting direction and pile orientation.In this study,the discrete element method (DEM) with bonding-breaking effect is developed to simulate the ice load on multi-leg conical structure with GPU-based parallel computational technique.The attenuation coefficient of ice load on each pile is determined to analyze the shadowing effect of global ice load in various ice drifting directions.Finally,the mechanism of shadowing effect of global ice load on multi-leg platform is discussed considering the effect of free boundary.This work can be of benefit to the analysis of ice load on multi-leg platform,ice-induced vibration of offshore structure and the design of structure in ice field.

Keywords:multi-legged conical offshore platform; discrete element method; GPU-based parallel computation; ice load,shadowing effect

多桩锥体海洋平台结构广泛地应用于寒区海域的油气开发中，可有效降低冰荷载、改变冰力周期进而避免直立腿平台结构的稳态振动现象[1-3]。在海冰与多桩海洋平台的相互作用过程中，海冰在不同流向下对各个桩腿上的冰荷载作用有很大的差异，呈现显著的多桩结构的冰力遮蔽效应[4-6]。虽然对多桩结构的冰力遮蔽效应开展了一系列的试验研究，但建立通用的冰力遮蔽效应计算方法还需要进一步揭示冰荷载遮蔽效应的产生机理，仍是目前寒区海洋工程结构冰荷载研究的难点[7-9]。……