夏恒 顾倩 段海娟 何军

摘要 提出风浪联合作用下深海半潜式生活平台随机运动响应的分析方法。首先，基于50对现场实测风速和波浪数据的相干函数分析，提出深海脉动风速和波浪过程的相干函数模型及其参数估计方法，并由平均样本相干函数估计出模型参数;其次，由脉动风速和波浪的互谱密度矩阵生成深海风速和波浪的随机样本，建立基于风、浪时历输入的SeSam软件分析技术，计算平台的随机运动响应样本;最后，利用移位广义对数分布（Shift Generalized Lognormal Distribution，SGLD）模型和Gumbel Copula，建立平台随机运动响应联合极值分布的估计方法。实际平台的随机风和浪运动响应分析，验证了本文提出方法的有效性。本文的研究对深海半潜式生活平台的安全性和可靠性评估具有一定的参考价值。

关 键 词 深海半潜式生活平台;风浪联合作用;风和浪相干性;SeSam软件;平台运动响应

中图分类号 U674.381     文献标志码 A

Vibration response analysis of deep-sea semi-submersible platforms under the combined excitation of wind and wave

XIA Heng，GU Qian，DUAN Haiguan，HE Jun

（College of Naval Architecture and Civil Engineering， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200240， China）

Abstract This paper presents an analysis method of the random vibration response of a deep-sea semi-submersible platform under the combined excitation of wind and wave. Firstly， based on the analysis of the coherence function of 50 pairs of field measured wind speed and wave data， the coherence function model of deep-sea fluctuating wind speed and wave process and its parameter estimation method are proposed， and the model parameters are estimated from the average sample coherence function; secondly， the random samples of deep-sea wind speed and wave are generated from the cross spectral density matrix of fluctuating wind speed and wave， establishing the SeSam analysis technology based on wind speed and wave input， calculating platform vibration response. Finally， using the shift generalized lognormal distribution （SGLD） model and Gumbel Copula， the estimation method of joint extreme value distribution of platform random vibration response is established. The effectiveness of the proposed method is verified by the analysis of the random vibration response of an actual deep-sea semi-submersible platform under the combined excitation of wind and wave. The research is of reference value for the safety and reliability evaluation of the deep-sea semi-submersible platform.

Key words deep-sea semi-submersible platforms; combined excitation of wind and wave; coherence of wind and wave; SeSam; platform vibration response

0 引言

在作业和自存工况下，深海半潜式生活平台随时遭受随机风浪联合作用，导致平台在海面上作随机的纵荡、横荡、垂荡、纵摇、横摇和艏摇等6个自由度运动。通常情况下，为了避免动力放大作用，海洋平台（包括深海半潜式生活平台）的基频远低于波浪能量比较集中的频率，然而海风的能量一般都位于低频率内，再加上一些平台（如生活平台）暴露在水面以上的部分比较大，从而导致平台的风致运动比较剧烈。因此，对于诸如深海半潜式生活平台的海上建筑物，需要进行风浪联合作用下的运动响应分析，为平台的安全性和可靠性评估提供支持。……