随着海洋资源开发进程的推进,海洋平台的振动问题也越来越受到重视。关于海洋平台的振动分析主要集中于环境荷载下的振动,而对于W12-1海洋平台等长期服役的结构,其设备振动带来的影响更大。平台设备的振动,不仅直接影响设备的运行寿命,还会产生噪声严重影响平台人员的身体健康。为了抑制该类型的振动,需要准确地了解影响振动的若干要素,如平台的结构参数(质量、刚度等)和荷载参数等。但是,对于长期服役的海洋平台,其结构刚度的退化、工作和生活设备的变化等,使得结构与原设计有较大不同,结构参数难以正确估计;而载荷参数与结构参数相耦合,不仅与运行设备相关,而且和局部结构参数有关,更难以准确测量。本文针对这些存在的困难,通过对平台进行大范围的振动测量,分析平台的振动特性,并在工程振动测量的基础上,应用数值分析方法,发展了相关振动参数修正方法,合理地确定了平台结构参数和荷载参数。具体工作包括:(1)对W12-1海洋平台进行较全面的振动测试。测点布置围绕下层和中层平台进行布置,按照平台结构特点分七组,一共51个测点。这七组测点,涵盖了平台不同类型的结构:压缩机及周边的构件、压缩机附近的平面结构、远离压缩机的平面结构和层间立柱等。通过对测试信号的处理与分析,得到各个测点的位移时程曲线和相应的频域曲线,进而通过分析得到海洋平台各测点的振动平均幅值、局部结构的固有频率以及激励信号在该点的激振幅值等关键振动信息。实测数据表明每个测点存在振动频率与压缩机运转频率一致的振动信号,这说明海洋平台振动的振源为压缩机。对平台进行振动测试与分析不仅能较全面地了解海洋平台振动分布特征,并为进一步确定海洋平台结构参数和荷载参数打下基础。(2)根据初始设计图纸,用梁和板壳单元建立了海洋平台的空间有限元模型。在有限元模型中,对于结构刚度退化和设备质量不确定问题,等效地用附加质量方式加以考虑;压缩机激振行为,用外加周期性荷载等效;振动求解则采用ABAQUS的显式求解器进行求解和分析。这样可以较精确地得到各测点的模拟加速度、位移等时程曲线,再进行相关的频谱分析,以便和实测信号进行对比。而不采用简单的模态分析法是因为海洋平台结构十分复杂、自由度多,采用模态分析难以准确判断各测点对应的模态。(3)针对长期服役的海洋平台振动问题所表现的结构参数和激振参数难以准确估计的特点,基于实测数据的分析,确定了对平台各层甲板设备质量以及激励荷载值的修正思路。以各组控制点的振动平均幅值、局部结构的固有频率以及激励信号在该点的激振幅值等振动特征值作为目标控制参数,对模型各层等效质量参数以及荷载参数进行修正。修正后的模型目标值与实测值在位移时程曲线和位移频域曲线均匀较好的拟合,可以用于进一步的振动研究分析。