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MOSES软件: 海上施工模拟与浮体设计软件
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  MOSES是目前世界上使用最广泛的海上操作模拟软件,主要应用于浮体总体设计和海上操作模拟。从1977年发布第一版软件至今,MOSES已经成功应用于数千项海上工程,其可靠性在全球范围内得到了用户的广泛认可。目前国内的海上操作工程软件模拟项目几乎全部有MOSES参与,几项重大工程藉此获得了国家科技领域的最高奖项,如荔湾3-1平台(2013年度国家科技进步二等奖:海上油田超大型平台浮托技术创建及应用)。中油奥特科技重庆时时彩自2012年起即是MOSES软件在中国的独家代理商。

工程软件升级
  MOSES软件一直是全球范围内各种海上浮体设计、分析的工业标准。从上世纪70年代软件发布以来,大多数海上浮体的分析、设计、制造以及施工安装等专业的工程师们就开始使用MOSES软件。
  我们认识到业界对分析结果的要求越来越高。随着计算机的发展,将问题分解为多个不同的模型来解决问题的传统方法已经过时,非常低效,而且很容易出错,因此要求我们提供一套能够协调各个不同模型间的差异从而得到高质量结果的解决方案。
  我们不可能只是通过考察所选择的几个部分,然后就对整个问题进行准确的分析。MOSES软件可以识别出海洋工程所需要的内容,然后将整个问题的各个方面有机联系起来。

现代化的工程语言
  MOSES软件是将海洋工程建模、模拟和分析整合于一体的软件工具,这种整合是工业软件的发展方向,它为工程师提供一个完整工具箱。通过MOSES软件可以很容易地建立各种模型、管理模型数据,并进行计算分析——以上所有的操作都在一个程序中进行。 除了各种专业功能以外,MOSES软件还有丰富的通用模块来服务于这些专业功能,把复杂的项目简单化。大多数的MOSES软件模拟结果都可以交互式地输出文字报告、图形报告,在三维环境下浏览,并可以输出统计报告。用户还可以定制输出报告,无需在一个非常长的综合报告中查找用户所需的数据。

  MOSES软件还为用户提供了高级工具中所期望具有的功能,包括:

  • 循环功能:自动输入数据块,而不需手动输入。
  • 条件执行功能:只有当数据变化的时候程序才重新进行计算。
  • 变量定义:用户可以将指定的数据定义为变量,软件可以将此变量插入到其他的模型或者在后续操作中引用。
  • 宏功能:用户通过自定义宏避免重复输入命令。

  MOSES软件基于一个专利的数据库管理器。 这个数据库管理器是专为存储、检索模型以及保存模拟结果而特殊设计的。通过这种把所有的数据存储到一个数据库的方式,MOSES软件可以自动进行重运行,比如用户可以交互式地执行一些任务,然后停止,然后重新启动程序执行其他任务。 在这个数据库中,还可以对相同的模型进行不同类型的模拟计算,并可以同时对所有模型进行分析。

模拟
  MOSES软件丰富的模拟功能为浮体工程师提供了强有力的支持和灵活性。MOSES软件内置三种水动力学理论,用于计算水动力荷载:

  • 莫里森方程(Morrison's equation)
  • 切片理论(strip theory)
  • 三维势流理论(three dimensional diffraction theory)
  MOSES软件模拟多体交互使用的是非常精确的方法。多体间的连接单元对MOSES软件而言不只是一个简单的“约束”,更是连接不同物体的方法。可计算的连接单元包括:悬链线锚泊链/缆(catenary mooring lines);各种非线性弹簧;刚性连接单元例如销轴和下水滑道;有限元杆系rod单元。由于在整个模拟过程中软件会自动添加连接单元,所以MOSES软件可以对多个连接体进行准确的分析。

  MOSES软件并不只是针对给定条件进行简单分析,而且提供了菜单帮助用户设计各种连接单元。在这个菜单中只需简单的操作,通过特殊的命令就可以自动修改连接单元并为分析设定不同的参数条件,例如惯性和阻尼的影响等等。用户只需做很少的修改就可以将其他程序建立的模型转换为MOSES软件模型。 MOSES软件和很多其他软件有接口程序,同时我们也可以快速开发您所需要的接口程序。

静水力计算
  MOSES软件的基本计算主要是由浮体工程师进行,包括计算船形曲线、完整稳性和破损稳性以及船的总纵强度。同时为用户提供交互式环境,工程师可以在船的任意舱室或全部舱室内加压载,并快速计算出结果。MOSES软件可以针对特定条件计算装载方案,并根据需要进行修改。最后MOSES软件会对计算后的装载方案进行详细分析。软件会计算得到正确的惯性、荷载和约束。

频域分析
  只需要发出一个命令就可以使用MOSES软件进行传统的耐波性(sea-keeping)研究。MOSES软件 可以从三个可用的水动力理论中选取一个计算每个浮体运动和连接力的响应算子。软件提供一套完整的命令菜单对响应算子进行后处理。用户可以很容易得到指定海况的统计结果,并建立结果的时域样本来确定相位。所有的结果都能以图形化输出或以文字报告输出。只需增加四个命令就可以在频域 (frequency domain)内对系统进行详细的应力分析。



时域分析
  使用MOSES软件可以在任何时间点上对当前系统做时域模拟,只需执行一个命令来定义环境,然后用另一个命令初始化,时域模拟就可以进行。MOSES软件会将水动力学理论计算出来的水动力和其他作用在系统上的力进行合并,然后在时域里对非线性运动方程进行积分求解。在结果部分,后处理命令菜单会帮助用户解释相关的结果,例如,点的轨迹、杆件上的力、连接力等等。和前面的分析一样,只需增加几个简单的命令就可以对整个工况进行应力分析。
吊装和扶正
  MOSES软件为用户提供菜单,模拟将一个结构从驳船上吊起、放入水中以及扶正的过程。可以对任何舱室进行交互式的压载、可以让吊钩起降以模拟现场的实际作业过程。结果可以按照工况进行保存,用户可以查看结果并修改作业过程,直到得到用户想要的结果。和其它模拟类似,用户可以对结果进行后处理,最后进行应力分析。
导管架下水
  导管架滑移下水是一种特殊类型的时域模拟。在滑移下水过程中,导管架被驳船装载到场地后,从驳船上开始滑动,直到导管架和驳船完全脱离。传统来讲,导管架滑移下水是从一个单体船上下水,但是MOSES软件也可以模拟导管架从多个连接到一起的驳船上滑移下水的过程。
管线铺设
  不管是从托管架或者吊柱上铺管,MOSES软件都可以用非线性rod单元和其他的连接单元组合起来模拟管线铺设系统。铺设船和托管架可以模拟为独立的部分,并通过管线、铰链、张紧器以及滚筒进行连接。无论如何组合,MOSES软件都会全面地模拟实际工况。当模拟系统建立后,就可以进行管线铺设过程中的静态、频域或者时域分析。
应力分析
  MOSES软件可以在静态分析、频域分析或者时域分析过程中对工况进行详细的应力分析,且对模型的尺寸、可分析的浮体数量或者荷载工况的数量没有限制。MOSES软件采用了最先进的计算方法,并且具有非常优秀的后处理能力。MOSES软件不仅可以对基本荷载工况进行线性组合,还可以基于基本荷载工况进行谱分析。在频域或时域内对杆件和节点进行应力分析。MOSES软件也可以计算梁、板以及管节点的谱疲劳。

MOSES软件分为基本包和可选模块两大部分
MOSES软件(Basic package module)基本包中包括如下模块:

  • Powerful Command Language
  • Modeling
  • Hydrostatics
  • Frequency Domain Post-Processing
可选模块:
  • Connector Elements
  • Pipe and Rod Element
  • Strip Theory(Frequency Domain)
  • 3D Diffraction(Frequency Domain)
  • Time Domain Simulation
  • Jacket Launch
  • Structural Solver
  • Generalized Degrees of Freedom

Powerful Command Language
  • 强大的命令语言可以帮助用户建立宏,并尽可能利用模型的特点来建模。MOSES软件可以灵活的建立新模型、管理模型并可以评估模型的有效性,所有的这些操作都可以在一个程序中进行。
  • 功能强大的图形处理功能可以为用户输出交互式的X-Y图形结果,并可以3D形式显示模型。
  • 很容易进行结果后处理,并可以通过宏、批处理或者是对话框的方式对计算结果进行用户定制。
  • 可以使用SI,English或者Metric单位制,且单位制可以自由切换。
  • 数据库可以按照定义好的序列随时重新启动。



Modeling
  • 使用莫里森方程将板、管与船体进行组合来模拟结构,也可以模拟半潜式或浮式平台。
  • Model Generation 可以将一个浮体系统模拟为一个或多个船体和一套管单元以及板单元,并将他们组合成一个整体模型。通过Generation 选项以及交互式的图形操作可以很容易的模拟出不规则的形状,包括半潜式结构或者张力腿平台。
  • 自动生成水动力网格以及板单元网格。程序可以对网格进行细化并可以计算定义多边形的交叉点、接头和差值,并将这些值应用于网格生成。

  • 提供容量丰富的浮体数据库。
Hydrostatics
  Automatic Ballasting 计算保持平衡所必须的压载量,并给出船的吃水状态(吃水深度、纵倾、横倾)和荷载,也可以对压载舱进行交互式的压载并自动修正系统重量和惯性。 可以计算新的吃水状态和移动或变化所需要的最小压载量。可以针对一系列吃水和纵倾角生成一系列的曲线和表格,主要包括排水量、水线面积、浮心和漂心位置、横稳心和纵稳心距基线高度(KM)、改变吃水深度所需荷载和改变纵倾所需力矩等。



Process
  • 在频域中可以包含有非线性的二阶慢漂力。
  • 海洋环境包括海流、波谱以及风。
  • 可以计算结构上任一点的运动响应幅值算子以及整体结构惯性力的响应幅值算子。
  • 使用响应幅值算子和ISSC谱、JONSWAP谱或用户自定义的各种谱,可以计算浮体运动的统计值。根据时域模拟时长可以对时域计算结果进行数值统计,得到如均方根值、有义值、1/10 和1/100 的最大响应平均值以及最大值等。
  • 频域分析可以用于一系列给定周期和方向的波浪作用在结构上时的响应计算。报告中包括附加质量、阻尼、作用在船上的压力以及所有力的合力以及合力矩。



Connector Elements
  • 多体平衡自动考虑风、波浪以及海流。
  • 结构体可以通过多根吊索进行起升、下落或者扶正模拟。
  • 连接单元可以通过激活或者失活来模拟脱离连接或者重新连接。
  • 锚可以自动移动以满足指定拉力。
  • 可以改变连接单元长度以达到指定拉力。
  • 自动调整多体位置以达到平衡。
  • 配置时,考虑外力和连接单元作用力的交互作用。
  • 可以通过用户自定义安装顺序来模拟结构的扶正或者吊装。
  • 可模拟结构扶正吊装及充水。
  • 在充水或排水时可以使吊钩保持在恒定高度或者恒定荷载。
  • 吊装可以使用吊索。
  • 最多可以模拟30段通过浮筒或者配重块分割开的悬链线系泊缆绳。
  • 可定义非线性的单向受拉或者单向受压弹簧。
  • 可以指定弹簧或者系泊缆绳的拉伸变形行为。
  • 可以考虑间隙,销栓以及缆绳对于运动的约束。
  • 可定义多根吊索组成起吊系统。
  • 连接单元设计菜单可以帮助用户快速地设计桩、防沉板、系泊缆绳和起重吊索。
  • 可以计算连接单元的谱疲劳累积损伤。
  • 可以计算连接单元的张力循环次数。
  • 重定位菜单可以帮助用户很容易通过调整连接单元来改变位置或者达到平衡。
Pipe and Rod Element
  • 大变形梁模拟能力。
  • 使用本模块可以对张力腿平台的筋腱、刚性立管以及管线安装进行分析。
  • 使用本模块可以对系泊链/缆进行动态分析。
Hydrodynamic theories
  • Strip Theory Module
    对于传统船体外形来说,切片理论是非常快速、有效的。

  • 3D Diffraction Theory Module
    三维势流理论可以考虑底部影响以及船体间的相互作用。
分析类型
Time Domain Simulation
  • 时域仿真以确定系统的时程响应。
  • 海洋条件包括海流,不规则波浪,风以及这几种荷载的任意组合。
  • 频域的计算结果可以转换到时域分析中。
  • 可以分析多体运动。典型案例:油轮连接到系泊浮筒上。
  • 重启功能可以保证分析的连续性。


  • 可以非常容易的进行结果后处理,并可以进行用户定制。
  • 可以计算结果的统计值。
  • 可以基于介质属性和实际的压头差进行舱室的动态充水模拟。
  • 可以通过定义压缩机的方式模拟舱室的排水。


Jacket launch
  • 可以对所有参与计算的结构体进行六自由度时域动态仿真模拟。
  • 可以很容易实施参数敏感性研究,大大简化吃水深度和纵倾的优化过程。
  • 自动压载可以计算下水前所需的吃水深度和纵倾。
  • 可以分析结构的横向下水。
  • 可以研究结构从多船下水。
Structural solver
  • 频域应力分析允许对杆件和结点进行基于谱的校核。
  • 非线性结构求解可以对所有的非线性因素进行分析。
  • 自动进行环境荷载计算而无需风和波浪荷载文件。
  • 提供按照API和AISC规范校核的能力。
  • 根据数据库的数据可以自动调整杆件尺寸。
  • 可以考虑梁、板和节点的谱疲劳。可以使用Kwang & Smedley, API, Marshall,Efthymiou等公式计算应力集中系数或者用户自定义应力集中系数。
  • 通过子空间迭代技术计算特征值和特征向量。
  • 可以对节点倒塌进行评估。
  • 图形化输出变形。
Generalized Degrees of Freedom
  • 在所有的MOSES分析类型中都可以考虑广义自由度。
  • 广义自由度可以被应用于:
    • 考虑结构动力效应对结构完整性的影响。
    • 装船分析中快速考虑柔度的影响。
    • 在计算总浮力的时候考虑变形影响。
    • 考虑两艘船之间水动力的相互作用。
    • 在频域响应计算中考虑变形的影响。

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