OrcaFlex软件操作指南

1、文档从互联网中收集，已重新修正排版，文档从互联网中收集，已重新修正排版，word 格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。 PAGE PAGE 10word 格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。OrcaFlex 软件操作指南按照客户要求，本报告以钢悬链立管（SCR）为例，从SCR 总体强度分析、运动疲劳分析和安装分析三个方面给出了 OrcaFlex 软件的主要操作指南，现分别叙述如下。总体强度分析在 OrcaFlex 主界面里，由上到下依次是菜单栏、工具栏和模型显示窗口。按住 Ctrl+鼠标左键可以进行模型的旋转，按住 Ctrl+放大和缩小，按住 Ctrl+T 可以正视整个模型，按住 Ctrl+P

2、 可以俯视整个模型。模型树的调用OrcaFlex （Model 显示模型树。环境参数设置双击 Environment 按钮打开环境参数设置界面。Sea法，具体如下面表格所示。运动粘性系数水平面位置（m）（m2/s）01.2E-6海水温度（oT）15雷诺数计算方法沿横流方向计算Renom = = =其中Vr径向速度OrcaFlexcalculatesinorder to calculate drag and lift coefficientsSeaDensity1025Kg/m3，具体如下图所示。SeaBed和海底方向都是相对于总体坐标系而言，具体参数应在立管总体设计参数中给海底形状海水深度海底

3、形状海水深度海底方向海底斜度海底刚度平坦（Flat）1800m98.3deg4.04deg1350KN/m/m2线性Waves波浪方向波高周期起始时间波浪方向波高周期起始时间波浪类型270deg9m11.8s0Stoke5thCurrent表面流速（m/s）1海流方向（deg）270流速Wind水深(m) 0100017501800数值（m/s）0.980.870.780.490.380.420设置风载荷作用位置，风速大小和方向，初步设计中可以不考虑风载荷。有限元模型创建浮体模型创建点击工具栏中的浮体按钮（NewVesse，在主界面中一点，建立初步浮体模型。此时将会发现模型树（Model Br

4、owser）中出现了相应的浮体参数。右键面对关键部分进行介绍，没有论述的部分采取默认设置即可。VesselType按钮打开浮体类型参数设置截面Structure设置顶部浮体的长度、质量、惯性矩和重心位置，具体如下面表格和图所示。船长（m）质量（te）惯性矩（te重心（m）88100005e5，7e6，7e60,0,27.1DisplacementRAOs自由度纵荡周期浪自（surge）由横荡垂荡（sway）横摇（roll）纵摇（pitch）艏摇（自由度纵荡周期浪自（surge）由横荡垂荡（sway）横摇（roll）纵摇（pitch）艏摇（yaw）向幅值相位角幅值相位角幅值相位角幅值相位角幅值相

5、位角幅值相位角30.00697-1145.86E-15851.40E-05-33.50.0097654.70E-1282.50E-05-11040.01171297.31E-111300.0006181714.50.0283-936.60E-101000.00411250.0395-972.47E-09-730.0034115.250.0309-1051.07E-08-780.00277-655.50.00761-1502.77E-08-410.003071615.750.0259845.06E-08-350.016516760.0714664.15E-08-550.02991796.250.

6、128676.17E-08-850.0379-1706.50.175709.15E-08-960.038-1606.750.211723.93E-08-990.0311-15570.235741.62E-07920.0211-1557.250.246764.88E-071000.0112-1637.50.243788.31E-071090.0031915980.208811.31E-061310.014978.50.147831.00E-061660.0417-1490.0698863.98E-07-1370.0832-229.50.0152-849.99E-071140.139-25100.

7、096-863.79E-061320.208-2510.50.168-865.79E-061460.283-22110.232-866.73E-061570.356-1811.50.291-876.84E-061660.418-14120.345-876.48E-061730.468-1112.50.395-885.92E-061780.505-8130.441-885.33E-06-1790.533-513.50.483-884.76E-06-1780.554-4140.523-894.21E-06-1780.571-314.50.559-893.71E-06-1790.585-2150.5

8、92-893.24E-061800.596-1160.652-892.41E-061750.612-1170.704-892.24E-061700.620180.749-902.10E-061620.6170190.79-901.98E-061530.6-1200.827-901.90E-061410.552-220.50.844-901.90E-061340.505-4210.861-902.02E-061280.428-921.50.877-902.61E-061270.35-3421.750.885-903.27E-061330.429-57220.893-903.95E-061480.

9、686-6622.250.901-893.81E-061691.03-5822.50.907-892.37E-06-1671.33-4322.750.914-905.18E-07-1481.47-28230.921-905.78E-07571.45-1623.50.937-909.84E-07641.27-5240.952-901.15E-06561.14-224.50.967-906.81E-07421.070250.981-901.35E-101221.030LoadRAOsWaveDrift载荷响应数据内部参数设置和二阶慢漂数据设置类似于RAOs，具体参数设置如下图所示。水动力系数常量如

10、图所示如图所示常量如图所示如图所示如图所示平衡位置(Equilibriu mPosition)0,0,0水动力系数静水力刚度附加质量阻尼系数计算方法（Hydrostatic Stiffness）（addedMass）(Damping)Drawing点坐标（Vertices）边界（Edges）通过设置不同点的坐标（Vertices 一栏）和相对位置以及不同点之间的连接顺序Edges一栏，可以勾勒出顶部浮体的基本轮廓形状点坐标（Vertices）边界（Edges）NO.坐标起始点终止点134.59,33,41122-32.41,33,41233-32.41，-33,413423-43，-14,01

11、9232445，-14,02024Vessel按钮打开浮体参数设置界面初始位置（InitialPosition）位置与偏移0,-90，位置与偏移0,-90，-23横倾00艏向0Calculation体强度分析一本采取默认设置。管线模型的创建NewLine按钮，初步建立管线模型，此时模型树Browser）中出现了相应的浮体参数。右键点击可以进行复制、粘贴、重命名等 部分采取默认设置即可。LineType按钮打开管线类型参数设置截面Category钢材。Geometry&Mass设置管线的几何属性，主要包括管线的内外径、壁厚、单位长度的重量，具体参数如下面表格格和图所示。名称外径（m）内径（m）单

12、位长度质量（te/m）柔性节点段0.3320.2290.2VIV 抑制装置段0.3300.2290.168裸管段0.2790.2290.14TDP 段0.2790.2990.14海底段0.2790.2290.14楔形应力节点内部设置0.229-防护装置段0.3320.2290.171Coating&Lining900kg/m3。Structure名称弯曲刚度轴向刚度扭转刚度名称弯曲刚度轴向刚度扭转刚度泊松比（KNm2）（KN）（KN m2）柔性节点段29.41e33.712e622.745e30.3VIV 抑制装置段29.41e33.712e622.745e30.3裸管段29.41e33.71

13、2e622.745e30.3TDP 段29.41e33.712e622.745e30.3海底段29.41e33.712e622.745e30.3楔形应力节点内部设置内部设置内部设置0.3防护装置段29.41e33.712e622.745e30.3管线水动力系数名称柔性节点段拖曳力系数1升力系数0附加质量系数名称柔性节点段拖曳力系数1升力系数0附加质量系数1VIV 抑制装置段21.22裸管段111TDP 段10.81海底段10.61楔形应力节点101防护装置段防护装置段21.52Contact径一样，其中表示接触外径与前面的水动力外径相同。Stress括防护层在内，因此整根管的应力外径全部相同。

14、Friction名称法向摩擦系数轴向摩擦系数柔性节点段0.50.5VIV 名称法向摩擦系数轴向摩擦系数柔性节点段0.50.5VIV 抑制装置段0.50.5裸管段0.50.5TDP 段2.512.13海底段2.512.13楔形应力节点0.50.5防护装置段0.50.5Line按钮打开管线参数设置截面Connection连接位置相对位置方向XYZ方位角悬挂角控制角半潜平台222.7498.31600（Anchore，则相对于海底坐标系。具体参数均SCR 设计方案给定。另一方面是管线两端的转角，主要用来控制管线两z （A 连接位置相对位置方向XYZ方位角悬挂角控制角半潜平台222.7498.3160

15、0（A 端海底（B端）-333.632323.35098.3860ConnectionStiffness设定管线两端的边界条件，0 表示可以任意自由旋转，infinity 表示旋转刚度可以无限大，即刚性固定，表示与前面相同。Statics静态分析方法，包括悬链线方法、样条曲线方法、快速迭代法等。对于躺在海底的管线一般都需要考虑海底摩擦，此时需要设置管线躺在海底时的方位角， 如本项目中立管方位角为 277.87deg。Structure名称分段总长度分段单元长度分段数目名称分段总长度分段单元长度分段数目柔性节点段30.56防护装置段120524VIV 抑制装置段9801098裸管段1300101

16、30TDP 段5973199海底段200540AttachmentAttachment Types SCR 顶部结构，旋转刚度为8481KN m/deg，设置A 2.25m 位置处。Contents内流密度（te/m3）内流密度（te/m3）内压（kpa)流体流动速度（te/s）0.30619.62e30.012后面几项一般采取默认设置即可。可变参数设置管线的可变参数很多，这里以拖曳力系数和楔形应力节点的设置为例。拖曳力系数雷诺数拖曳力系数10001雷诺数拖曳力系数10001100001.2200001.2300000.610000000.6楔形应力节点A 端分布长度A 端分布长度01外径0.

17、3250.273计算参数设置双击 General 按钮打开计算参数设置界面。静态分析收敛设置-StaticsSITolerance 影响到软件的计算精度。动态分析设置-Dynamics阶段01阶段01-准备时间模拟时间-20s 80s计算方法分析方法隐式分析方法时间步长分析方法隐式分析方法时间步长0.1s此时悬挂有钢悬链立管的半潜式平台耦合分析有限元模型基本建立完毕。求解计算singlestatics 按钮（F型的静态构型，静态分析后的模型如下图所示。RunDynamic模型如下图所示。结果分析Select Results 按钮，进入结果分析截面。果，一种是沿计算时间分布的计算结果。沿立管长度

18、分布结果Results TypeRange Graph，Object一栏中选择想要提取结果的立管，如 SCR；然后在 Period 一栏中中选择分析的时间段，最后在 Variable SCR 有效张力Effective Tensio，点击右上角的 Show 按钮可以观看分布曲线，点击 Value 按钮可以查看结果。其它弯矩计算结果、等效应力计算结果的提取与分析与此相同。沿计算时间分布结果Results TypeTimeHistory，ObjectSCRPeriod 一栏中中选择分析的时间段，Position 要分析的位置；最后在 Variable 中选择想要分析的结果，如 SCR 有效张力Ef

19、fective TensioShow Value按钮可以查看结果。其它弯矩计算结果、等效应力计算结果的分析与此相同。 PAGE PAGE 11总体运动疲劳分析有限元模型波高（m）（s）E概率N概率波高（m）（s）E概率N概率NE概率S概率SE概率SW概率11.2594.7652.77412.6034.8217.41021.75104.784.32513.035.6056.0862.2932.2511.52.8022.7455.6063.8985.2781.4842.7512.40.9680.3131.481.6072.8170.45553.2511.50000.3560.5970.71163.

20、759.5000000.07174.2511.5000000.18584.7512000000.142总概率10013.31510.15732.71916.28722.1885.334波浪准备时间20s波浪谱Jonswap模拟时间1200s波高1.25浪向0deg周期系数（r）9s1.3运动疲劳分析Results Fatigue Analysis析截面。DamageCalculateSCR Homogeneous Pipe stress。分析类型（Analysis运动疲劳分析类型目前主要有三种，分别为 S-N 曲线法、雨流计数法和谱分析方法。本项目采用了雨流计数法，下面给出了运动疲劳分析的基本

21、过程。LoadCase面的三点按钮来添加前面已经计算完毕的各工况的模型结果（.sim 面的三点按钮来添加前面已经计算完毕的各工况的模型结果（.sim 文件，后 PAGE PAGE 12NO.名称模拟时间（NO.名称模拟时间（s）曝光时间（hours）1SCR1200417.42SCR1200243.93SCR1200110428SCR120096.429SCR1200109.5AnalysisData分析长度（m）5-3200应力集中系数分析长度（m）5-3200应力集中系数（SCF）1.3壁厚系数（考虑腐蚀余量0.928S-N曲线Curve2S-N曲线参数S-N曲线Curve1S-N曲线Cu

22、rve1Curve2A2021.5b33应力底线（kpa）15e315e3其它参数采取默认设置即可。运动疲劳计算Check calculate fatigue（F10）按钮，开结果分析Graphs Tables 钮来实现。 PAGE PAGE 13安装分析下几个方面。分析过程一般是动态的；顶部浮体一般是多个的；因此安装分析从建立模型到分析设置都比较复杂一些。环境参数波浪准备时间20s波浪谱波浪准备时间20s波浪谱Jonswap模拟时间1200s波高3.7浪向90deg周期系数（r）6s2顶部浮体模型的创建的监测，才能顺利的完成整个安装过程。半潜式平台模型平台的偏移去掉，载荷工况为安装工况，同时

23、立管也不与平台相连即可。安装船模型New Vessel 双击打开安装船类型参数设置界面。如下如所示。长度150m初始位置X-29.9长度150m初始位置X-29.9Y205Z-5.4运动RAO载荷慢漂位移水动力系数点坐标方位98.3deg边界 PAGE PAGE 14RAORAO123334分析时间（s）运动速度（分析时间（s）运动速度（m/s）相对角度（deg）（安装船不动）200016000340001500060006000260002400024000最终建立完成的安装船和半潜式平台有限元模型如下图所示。立管模型的建立连接位置X-32相对位置Y连接位置X-32相对位置Y205Z-17.4方位角方向控制角自由（A端海底（B端）98.31600-365.532505.650内压（kpa) 098.3860内流密度0流体流动速度0吊绳模型的创建Winch PAGE PAGE 15New Winch winch 模型树里也会出现相应的设置项。安装船吊绳参数设置双击模型树里的吊绳参数，将会出现吊绳参数设置界面，如下图所示。连接（Connection）安装船SCRX安装船SCRX-250相对坐标Y 150Z 24.30Winch基本参数刚度（KN）刚度（KN）10000阻尼0.01直径0.08Winch动态分析过程阶段持续时间