Hình 3.75. Biểu đồ ứng suất lớn nhất theo thời gian tại 3 trường hợp
Qua biểu đồ, tác giả nhận xét được rằng quá trình sóng nổ lan truyền thì năng lượng khối thuốc nổ giảm dần theo thời gian vì vậy ứng suất lớn nhất xảy ran gay tại thời điểm nổ. 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 0 0.0225 0.05
Biểu đồ ứng suất lớn nhất theo thời gian
Trường hợp 3, khối thuốc nổ đặt tại khối tâm giàn khoan nên tác động ngay lập tức đến kết cấu nên ứng suất rất cao ngay thời điểm ban đầu.
Trường hợp 1 và trường hợp2 khối thuốc nổ nằm cách xa giàn khoan nên mất 1 khoảng thời gian áp suất sóng nổ mới tác động được đến kết cấu, vì lan truyền trong không khí dễ dàng hơn trong nước nên tác động của sóng nổ lên trường hợp 1 nhanh hơn trường hợp2.
Hình 3.76. Đồ thị kết quả ứng suất tại cùng 1 vị trí của 3 trường hợp
0 200000 400000 600000 800000 1000000 0 0.0225 0.05
Biểu đồ so sánh kết quả ứng suất tại Vùng khảo sát 1 TH1-S1 TH2-S1 TH3-S1 0 500000 1000000 1500000 0 0.0225 0.05
Biểu đồ so sánh kết quả ứng suất tại Vùng khảo sát 2 TH1-S2 TH2-S2 TH3-S2 0 500000 1000000 1500000 0 0.0225 0.05
Biểu đồ so sánh kết quả ứng suất tại Vùng khảo sát 3
Kết quả so sánh cho thấy, trường hợp 2 nổ dưới nước, ứng suất tại các thời điểm khá đều nhau, không tăng đột ngột và giảm nhanh chóng như các trường hợp nổ trong không khí.
Các trường hợp tải nổ đặt trong môi trường không khí gây ra phá hủy rất lớn kết cấu.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận
Luận văn đã mô hình kết cấu giàn khoan bằng phần mềm Solidwork, sau đó chuyển file hình học sang mô đun Explicit của Ansys Workbench để thiết lập bài toán mô phỏng, xây dựng miền Euler cho lưu chất và Lagrange cho kết cấu, thiết lập khối thước nổ, tiến hành mô phỏng quá trình nổ và xuất kết quả sóng nổ trong Autodyne.
So với việc nổ trên miền không khí, thì nổ dưới nước cho thấy việc mất năng lượng nhiều hơn do sức cản của nước. Do vậy, việc ảnh hưởng đến kết cấu ít hơn và không phá hủy kết cấu như hiện tượng nổ trên miền không khí.
Năng lượng nổ được giải phóng rất lớn dẫn đến áp suất tác động vào kết cấu rất lớn vượt quá giới hạn của vật liệu cấu tạo nên giàn khoan, đây là nguyên nhân chính cho việc phá hủy kết cấu như kết quả trên.
Sóng nổ được tạo hình bằng cách nhờ áp suất giải phóng chất nổ đẩy miền không khí ra ngoài. Tuy nhiên, khi gặp môi trường nước sóng nổ khó có thể đẩy được. Quả kết quả mô phỏng, có thể thấy được sự khác biệt lớn khi sóng nổ lan truyền trong hai môi trường lưu chất và tác động lên kết cấu.
4.2. Kiến nghị
Bài toán động lực học sóng nổ là một dạng bài toán khó. Bước đầu nghiên cứu, luận văn đã giải quyết được một số vấn đề sau
Phân tích được mức độ phá hủy của tải nổ tác động lên kết cấu giàn khoan thép.
Xác định được hệ áp suất sóng nổ lan truyền trong 2 môi trường lưu chất lỏng và khí.
Áp dụng tối ưu các kết quả từ phần mềm.
Xác định được vị trí đặt tải nổ tác động lớn nhất đến kết cấu mô phỏng. Tuy nhiên việc tìm kiếm tài liệu và số liệu thực tế còn nhiều hạn chế và giới hạn tài nguyên tính toán nên việc mô tả kết cấu giàn khoan một cách chi tiết gặp khó khăn. Hướng phát triển của đề tài là mô phỏng sự ảnh hưởng của sóng nổ đối với con người nếu có vụ nổ xảy ra.
Tài liệu kham khảo
[1] Trương Tích Thiện, Nguyễn Thanh Nhã.Phân tích kết cấu, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Tp. HCM, 2016.
[2]. Chu Quốc Thắng. Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB khoa học và kỹ thuật, 1997. [3]. Mai Hồng Quân, Vũ Đan Chỉnh, Bùi Thế Anh. Đánh giá an toàn về bền của kết cấu
công trình biển cố định bằng thép chịu tải trọng sóng ngẫu nhiên ở vùng nước sâu, áp dụng vào điều kiện biển việt nam, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Biển toàn quốc lần
thứ V, 2011.
[4]. Lê Hoàng Anh.Phân tích động lực học kết cấu công trình biển hệ thanhcố định trên
nền san hô chịu tác dụng của tải trọngsóng biển và gió theo mô hình bài toán không gian, luận án tiến sĩ kỹ thuật, 2016.
[5]. Đào Văn Tuấn.Nghiên cứu tính toán công trình biển dạngkhung chịu tải trọng sóng
ngẫu nhiên, Đề tài nghiên cứu khoa học, 2016.
[6].http://petrotimes.vn/deepwater-horizon-tham-hoa-tran-dau-lon-nhat-lich-su 492564.html.
[7]. M. Tajari, F. Azarsina, N. Ashrafi Khorasani. Nonlinear statics analysis of on offshore
jaket platform in the case of explosion , Int. J.MAr.Sci.Eng., 3(1), pp. 33-42, Winter,
2013.
[8]. Steve Walker, Rod Bleach, S. Carney, Greg Fairlie and L. A. Louca, New Guidance on
the Design of Offshore Structures to Resist the Explosion Hazard, ASME 2003 22nd
International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Paper No. OMAE2003-37120, pp. 111-117, 2003.
[9] Workshop 5 – ANSYS AUTODYN. [10] https://www.shell.com.
PHỤ LỤC
Nội dung của luận văn đã được chấp nhận báo cáo tại Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc Kỷ niệm 40 năm thành lập Viện Cơ học tại Hà Nội vào ngày 09/04/2019 với chủ đề Mô phỏng tương tác của sóng nổ và kết cấu công trình biển.