Nghiên cứu mô phỏng ứng xử phi tuyến của kết cấu giàn khoan dưới tác động của tải trọng nổ

• Tác giả: Nguyễn Thanh Hiến
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thanh Nhã
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Khoa học kỹ thuật
• Đề tài: Mô phỏng ứng xử phi tuyến của giàn khoan dưới tải trọng nổ
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Hiện trạng thực tế các vấn đề
• 1.2. Tổng quan về hiện tượng nổ
• 1.3. Phân loại chất nổ
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Mô hình ALE trong phần mềm AUTODYN
• 2.2. Quy trình mô phỏng tải trọng nổ
• 2.3. Mô hình vật liệu sử dụng
• 2.4. Các bài toán mô phỏng
• 2.4.1. Bài toán 1: Mô phỏng lan truyền sóng nổ 3 chiều (Test case 1)
• 2.4.2. Bài toán 2: Mô phỏng lan truyền sóng nổ 3 chiều (Test case 2)
• 2.4.3. Bài toán 3: Mô phỏng lan truyền sóng nổ 3 chiều kết cấu giàn khoan
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Bài viết này tập trung vào việc mô phỏng ứng xử phi tuyến của giàn khoan dưới tải trọng nổ. Giàn khoan là một cấu trúc phức tạp thường được sử dụng trong ngành công nghiệp dầu khí. Việc mô phỏng hành vi của giàn khoan dưới tác động của tải trọng nổ là rất quan trọng để đảm bảo an toàn công trình và hiệu quả kinh tế. Nghiên cứu này sử dụng phần mềm ANSYS AUTODYN để mô phỏng hành vi cơ học của giàn khoan dưới tác động của sóng nổ, phân tích sự tương tác giữa chất lỏng và chất rắn. Mục tiêu chính là xác định các vị trí có thể bị hư hại nghiêm trọng do tác động của sóng nổ.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp phân tích cấu trúc dựa trên các lý thuyết Lagrangian, Eulerian và ALE. Các tải trọng nổ được mô phỏng tương đương với khối lượng của thuốc nổ TNT. Quá trình mô phỏng bao gồm việc xây dựng mô hình 3D cho giàn khoan và áp dụng các điều kiện biên phù hợp để mô phỏng sự lan truyền sóng nổ trong không gian ba chiều. Kết quả cho thấy áp suất và tốc độ của sóng nổ giảm dần khi di chuyển ra xa tâm nổ, điều này cho thấy sự phân bố áp suất không đồng đều trên bề mặt giàn khoan.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả mô phỏng cho thấy rằng các vị trí gần tâm nổ chịu ảnh hưởng lớn nhất từ sóng nổ, với áp suất tối đa đạt được tại các điểm này. Sự phân tích chi tiết cho thấy rằng các tải trọng tác động lên giàn khoan có thể gây ra các biến dạng lớn, dẫn đến nguy cơ hư hại cấu trúc. Việc sử dụng mô hình ALE trong ANSYS cho phép theo dõi sự thay đổi của áp suất theo thời gian và không gian, từ đó cung cấp cái nhìn tổng quan về hành vi của giàn khoan dưới tải trọng nổ. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế và cải tiến giải pháp kỹ thuật nhằm tăng cường độ bền cho các cấu trúc ngoài khơi.

IV. Kết luận

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc mô phỏng ứng xử phi tuyến của giàn khoan dưới tải trọng nổ là cần thiết để đánh giá độ an toàn và tính khả thi của cấu trúc. Kết quả từ mô phỏng có thể được sử dụng để phát triển các tiêu chuẩn thiết kế và bảo trì cho các giàn khoan dầu khí. Việc áp dụng công nghệ mô phỏng hiện đại như ANSYS AUTODYN giúp cải thiện khả năng dự đoán và giảm thiểu rủi ro trong các hoạt động ngoài khơi.