本發(fā)明涉及海上石油勘探領(lǐng)域，具體而言，涉及半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取方法及裝置。

背景技術(shù)：

海洋資源是一種重要的自然資源，常見的海洋資源有海水中生存的生物，溶解于海水中的化學(xué)元素，海水波浪、潮汐及海流所產(chǎn)生的能量、貯存的熱量，濱海、大陸架及深海海底所蘊(yùn)藏的礦產(chǎn)資源等等。

為了能夠長(zhǎng)久和平穩(wěn)的對(duì)海洋資源進(jìn)行研究和發(fā)開，通常會(huì)采用在海面上架設(shè)鉆井平臺(tái)的方式來(lái)使設(shè)備和工作人員能夠長(zhǎng)期的在相對(duì)穩(wěn)定的地點(diǎn)進(jìn)行工作。鉆井平臺(tái)的種類有很多，比較常見的兩種是自升式鉆井平臺(tái)和半潛式鉆井平臺(tái)。

架設(shè)鉆井平臺(tái)首要考慮的是安全因素，因此，在設(shè)計(jì)鉆井平臺(tái)和使用鉆井平臺(tái)的時(shí)候，需要判斷鉆井平臺(tái)的各種安全指標(biāo)是否滿足要求。如判斷鉆井平臺(tái)在實(shí)際工作中，其物理結(jié)構(gòu)(如鋼材)所受到的等效應(yīng)力(決定鋼材屈服與否的等效應(yīng)力，即馮·米塞斯應(yīng)力)是否超過極限值。由于半潛式鉆井平臺(tái)體積龐大，難以通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的算式直接對(duì)其整體的等效應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，因此首先要采用有限元分析法，將鉆井平臺(tái)劃分為大量的殼單元(通常會(huì)劃分為幾十萬(wàn)個(gè)殼單元)，進(jìn)而分別計(jì)算每個(gè)殼單元的等效應(yīng)力極值，最后再依據(jù)殼單元的等效應(yīng)力極值來(lái)判斷鉆井平臺(tái)的安全指標(biāo)是否符合要求。

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例來(lái)說明傳統(tǒng)的半潛式鉆井平臺(tái)的指定殼單元的等效應(yīng)力極值是如何計(jì)算的。

對(duì)于指定的殼單元而言，影響其等效應(yīng)力的主要因素共有兩個(gè)，分別是靜態(tài)荷載和動(dòng)態(tài)荷載，其中，靜態(tài)荷載有鉆井平臺(tái)自重、鉆井平臺(tái)受到的浮力等；動(dòng)態(tài)荷載主要有波浪力和搖擺力兩種。靜態(tài)荷載通常是穩(wěn)定的常量，而波浪力和搖擺力則分別會(huì)隨著波浪相位角(在0°-360°的范圍內(nèi)變化)和搖擺方向(在0°-360°的范圍內(nèi)變化)的變化而變化。因此，實(shí)際計(jì)算中，為了找到最大的等效應(yīng)力，需要將靜態(tài)荷載引起的應(yīng)力、不同波浪相位角的波浪力以及不同搖擺方向的搖擺力進(jìn)行組合，以算出不同波浪相位角和不同搖擺方向的情況下，所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力。之后從這些計(jì)算出的等效應(yīng)力中選擇出數(shù)值最大的作為該指定的殼單元的最大等效應(yīng)力。后續(xù)可以按照上述方式找到每個(gè)殼單元的等效應(yīng)力極值。

但使用時(shí)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的計(jì)算指定殼單元最大等效應(yīng)力的方法，其計(jì)算量過大，計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致該方法難以在真實(shí)的環(huán)境中使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取方法和裝置，以提高實(shí)際操作中針對(duì)半潛式鉆井平臺(tái)殼單元的最大等效應(yīng)力的計(jì)算效率。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取方法，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第一等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為預(yù)設(shè)的常量，另一個(gè)為變量；

步驟2，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第二等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟2中的常量是步驟1中的變量，步驟2中常量的數(shù)值是與步驟1中計(jì)算出的第一等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

步驟3，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第三等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟3中的常量與步驟1中的常量是相同的，步驟3中常量的數(shù)值是與步驟2中計(jì)算出的第二等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

若步驟1中最大的第一等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟3中最大的第三等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度相同，則根據(jù)第三等效應(yīng)力的最大值生成第一參考結(jié)果。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，該方法還包括如下步驟：

步驟6，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第六等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為預(yù)設(shè)的常量，另一個(gè)為變量；步驟6中的常量與步驟1中的常量是不同的；

步驟7，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第七等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟7中的常量與步驟6中的常量是不同的，步驟7中常量的數(shù)值是與步驟6中計(jì)算出的第六等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

步驟8，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第八等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟8中的常量與步驟6中的常量是相同的，步驟8中常量的數(shù)值是與步驟7中計(jì)算出的第七等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

若步驟6中最大的第六等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟8中最大的第八等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度相同，則根據(jù)第8等效應(yīng)力的最大值生成第二參考結(jié)果；

判斷第一參考結(jié)果是否大于第二參考結(jié)果；

若是，則輸出第一參考結(jié)果；

若否，則輸出第二參考結(jié)果。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中步驟3或步驟6中，變量的搜索范圍是A-60°～A+60°；其中，A為前一步驟中得到的最大的等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取裝置，包括如下模塊：

第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第一等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為預(yù)設(shè)的常量，另一個(gè)為變量；

第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第二等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；第二計(jì)算模塊中的常量是第一計(jì)算模塊中的變量，第二計(jì)算模塊中常量的數(shù)值是與第一計(jì)算模塊中計(jì)算出的第一等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第三等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟3中的常量與步驟1中的常量是相同的，第三計(jì)算模塊中常量的數(shù)值是與第二計(jì)算模塊中計(jì)算出的第二等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

第一生成模塊，若步驟1中最大的第一等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟3中最大的第三等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度相同，則用于根據(jù)第三等效應(yīng)力的最大值生成第一參考結(jié)果。

本發(fā)明實(shí)施例提供的半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取方法，采用反射迭代的方式，與現(xiàn)有技術(shù)中的采用全域搜索的方式來(lái)找到殼單元的等效應(yīng)力最大值，導(dǎo)致搜索時(shí)間過長(zhǎng)，使傳統(tǒng)方法不具有實(shí)用價(jià)值相比，其在每個(gè)步驟執(zhí)行的時(shí)候，均將搖擺力和波浪力中的一個(gè)設(shè)置為常量，另一個(gè)設(shè)置為變量，并將上一步驟中計(jì)算出的等效應(yīng)力最大值所對(duì)應(yīng)的變量的角度輸入到下一個(gè)步驟中作為常量，從而通過此種波浪力和搖擺力相互反射迭代式的調(diào)整(實(shí)際上相互調(diào)整的是波浪力所對(duì)應(yīng)的相位角和搖擺力所對(duì)應(yīng)的搖擺方向角)，最終能夠在步驟3中得到第一參考結(jié)果。此種計(jì)算方式相對(duì)于傳統(tǒng)全域搜索的方法，降低了計(jì)算次數(shù)，并且保證了一定的計(jì)算精度。

進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例提供的半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取方法中，還提供了采用雙方向迭代計(jì)算，并最終通過比較的方式來(lái)輸出最終結(jié)果的方案(第一種可能的實(shí)施方式)，雙方向迭代計(jì)算的方式與前述單方向迭代計(jì)算的方式相比，由于這兩個(gè)計(jì)算方向的起始條件不同(指步驟1中的常量和步驟6中的常量是不同的)，進(jìn)而后續(xù)步驟中的執(zhí)行條件也依次適應(yīng)變化，最終通過對(duì)兩個(gè)方向的結(jié)果進(jìn)行比較來(lái)確定最終的結(jié)果，此種方式雖然計(jì)算次數(shù)相較于單方向迭代方式增加了，但精度得到了提高。

更進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例提供的半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取方法中，還提供了步驟3和步驟6中的變量搜索范圍在A-60°～A+60°；其中，A為前一步驟中得到的最大的等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度。經(jīng)過發(fā)明人的反復(fù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，確定將變量搜索范圍設(shè)置在這120°的范圍內(nèi)，既能夠保證計(jì)算精度，也能夠降低計(jì)算次數(shù)，提高了本申請(qǐng)所提供方法的整體效率。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了相關(guān)技術(shù)中所提供的一種傳統(tǒng)的計(jì)算殼單元最大等效應(yīng)力的方法流程圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的針對(duì)半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元提供的最大等效應(yīng)力獲取方法的基本方法流程圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的針對(duì)半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元提供的最大等效應(yīng)力獲取方法的實(shí)例1所對(duì)應(yīng)的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在計(jì)算每個(gè)殼單元的最大等效應(yīng)力時(shí)，波浪力和搖擺力是相對(duì)獨(dú)立的，并且，考慮到靜態(tài)荷載的數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定。因此，傳統(tǒng)的計(jì)算方法中，通常采用如圖1中所示的雙層循環(huán)方式來(lái)計(jì)算在不同波浪相位角和不同搖擺方向角的情況下，所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力。

具體而言，在圖1所示的外層循環(huán)中，考慮波浪力，即將0°，2°，4°…358°的相位角對(duì)應(yīng)的波浪力(由波浪而引起的應(yīng)力分量，包括σ_{w_x},σ_{w_y}及τ_w，其中，σ_{w_x}為波浪力在x方向的應(yīng)力分量；σ_{w_y}是為波浪力在y方向的應(yīng)力分量；τ_w為波浪力在殼單元邊緣的剪力方向的應(yīng)力分量)分別疊加到靜荷載引起的應(yīng)力分量(σ_{s_x},σ_{s_y}及τ_s，其中，σ_{s_x}為靜荷載在x方向的應(yīng)力分量；σ_{s_y}是為靜荷載在y方向的應(yīng)力分量；τ_s為靜荷載在殼單元邊緣的剪力方向的應(yīng)力分量)之上；內(nèi)層循環(huán)則考慮搖擺力(由半潛平臺(tái)搖擺運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的應(yīng)力分量，包括σ_{p_x},σ_{p_y}及τ_p，其中，σ_{p_x}為搖擺力在x方向的應(yīng)力分量；σ_{p_y}是為搖擺力在y方向的應(yīng)力分量；τ_p為搖擺力在殼單元邊緣的剪力方向的應(yīng)力分量),即對(duì)每一個(gè)正在考慮的波浪相位角，將0°，2°，4°…358°的搖擺方向?qū)?yīng)的搖擺力(σ_{p_x},σ_{p_y}及τ_p)分別疊加到靜荷載及波浪力的組合應(yīng)力分量(σ_{s_x}+σ_{w_x},σ_{s_y}+σ_{w_y}及τ_s+τ_w)之上，并在組合的應(yīng)力分量(σ_{s_x}+σ_{w_x}+σ_{p_x}，σ_{s_y}+σ_{w_y}+σ_{p_y},及τ_s+τ_w+τ_p)基礎(chǔ)之上，按照如下公式計(jì)算對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力：

其中，σ_x＝σ_{s_x}+σ_{w_x}+σ_{p_x}；σ_y＝σ_{s_y}+σ_{w_y}+σ_{p_y}；τ＝τ_s+τ_w+τ_p。上述計(jì)算過程中，使用到了不同應(yīng)力(波浪力、搖擺力和靜態(tài)荷載)在不同方向(x方向和y方向)上的分量值，這些分量值的具體數(shù)值是半潛式鉆井平臺(tái)的各個(gè)有限元單元在平臺(tái)實(shí)際的工作環(huán)境/運(yùn)動(dòng)中將會(huì)經(jīng)歷到的應(yīng)力分布，由一套復(fù)雜的有限元分析流程得到，這套得到分量值的方法已經(jīng)在相關(guān)技術(shù)中出現(xiàn)，本申請(qǐng)中不再做詳細(xì)描述。

簡(jiǎn)而言之，圖1所示的計(jì)算等效應(yīng)力的方法是一種全域搜索法，該方法將每一種可行的波浪相位角所對(duì)應(yīng)的波浪力與每一種可行的搖擺方向所對(duì)應(yīng)的搖擺力進(jìn)行組合，并再與靜態(tài)荷載進(jìn)行組合，來(lái)計(jì)算出在指定波浪相位角和指定搖擺方向的情況下，所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力。如圖1所示的方法中，波浪相位角和搖擺方向角所對(duì)應(yīng)的步長(zhǎng)為2°，也就是波浪相位角的取值為0°，2°，4°…358°(共180個(gè)數(shù)值)，類似的，搖擺方向角的取值也為0°，2°，4°…358°(共180個(gè)數(shù)值)。那么，執(zhí)行計(jì)算的時(shí)候，第一輪循環(huán)首先確定相位角為0°，搖擺方向角按照0°，2°，4°…358°變化180次，也就得到了180個(gè)結(jié)果；第二輪循環(huán)確定相位角為2°，搖擺方向角依舊按照0°，2°，4°…358°變化180次，也會(huì)得到了180個(gè)結(jié)果…直至最后一輪循環(huán)(第180輪)確定相位角為358°，搖擺方向角依舊按照0°，2°，4°…358°變化180次，仍然會(huì)得到了180個(gè)結(jié)果。即計(jì)算出的等效應(yīng)力也就是有180×180＝32400個(gè)(計(jì)算的總次數(shù)也是32400次)。即，波浪相位角為0°、搖擺方向角為0°時(shí)的等效應(yīng)力；波浪相位角為0°、搖擺方向角為2°時(shí)的等效應(yīng)力；波浪相位角為0°、搖擺方向角為4°時(shí)的等效應(yīng)力…波浪相位角為358°、搖擺方向角為358°時(shí)的等效應(yīng)力。之后，從計(jì)算出的這32400個(gè)結(jié)果中，查找數(shù)值最大的結(jié)果作為最終輸出的最大等效應(yīng)力即可。

按照上述方法，如果將波浪相位角和搖擺方向角所對(duì)應(yīng)的步長(zhǎng)由2°調(diào)整為1°的話，那計(jì)算總次數(shù)就會(huì)變?yōu)?60*360＝129600次，如果為了提高所搜的全面性，步長(zhǎng)進(jìn)一步降低(如調(diào)整為0.5°甚至更低)，則計(jì)算的總次數(shù)就會(huì)進(jìn)一步大幅增加。

并且，上述圖1所示的方法僅僅是針對(duì)一個(gè)殼單元進(jìn)行的計(jì)算(以步長(zhǎng)為2°為例)，對(duì)于一個(gè)含有40萬(wàn)個(gè)殼單元的半潛平臺(tái)的整體模型而言，單單是操作工況，一般考慮8個(gè)方向共32個(gè)設(shè)計(jì)波，那么共計(jì)迭代次數(shù)將高達(dá)4.15×10¹¹次，采用一臺(tái)4核3.4GHz主頻的微機(jī)，大約需要240小時(shí)！也就是說，對(duì)一個(gè)如此尋常規(guī)模的半潛平臺(tái)，如果用傳統(tǒng)的雙層循環(huán)迭代的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算每個(gè)殼單元的最大等效應(yīng)力的目的，基本不具備可行性。

針對(duì)上述傳統(tǒng)方案的不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┝税霛撌姐@井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取方法，如圖2所示，首先對(duì)該方法的第一個(gè)計(jì)算過程進(jìn)行介紹，該過程包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第一等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為預(yù)設(shè)的常量，另一個(gè)為變量；

步驟2，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第二等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟2中的常量是步驟1中的變量，步驟2中常量的數(shù)值是與步驟1中計(jì)算出的第一等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

步驟3，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第三等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟3中的常量與步驟1中的常量是相同的，步驟3中常量的數(shù)值是與步驟2中計(jì)算出的第二等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

步驟41，若步驟1中最大的第一等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟3中最大的第三等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度相同，則根據(jù)第三等效應(yīng)力的最大值生成第一參考結(jié)果。

上述步驟1的執(zhí)行過程中，可以設(shè)置搖擺力為常量，也可以設(shè)置波浪力為常量，由于靜態(tài)荷載通常是以常量的方式出現(xiàn)(不會(huì)隨角度的變化而變化)因此，后續(xù)不再針對(duì)性對(duì)靜態(tài)荷載進(jìn)行說明。步驟1中的常量理論上可以設(shè)置為任何數(shù)值，但考慮到為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以直接將該常量設(shè)置為0(不考慮該常量的角度)。

具體的，步驟1可以設(shè)置搖擺力為常量，也可以何止波浪力為常量，這兩種設(shè)置方式的原理是相同的，下面僅以搖擺力為常量、波浪力為變量的情況進(jìn)行說明：

如果搖擺力為常量(常量是指在當(dāng)前步驟執(zhí)行計(jì)算的過程中，數(shù)值不會(huì)發(fā)生變化的量)，那么波浪力就為變量(變量是指在當(dāng)前步驟執(zhí)行計(jì)算的過程中，每次計(jì)算數(shù)值都會(huì)按照相位角的改變而使數(shù)值發(fā)生變化的量)，如可相位角取0°，2°，4°…358°(共180個(gè)數(shù)值)180個(gè)數(shù)值，那么相對(duì)應(yīng)的，波浪力就有180個(gè)取值，步驟1也就會(huì)計(jì)算180次，進(jìn)而得到180個(gè)計(jì)算結(jié)果，即得到180個(gè)第一等效應(yīng)力。

步驟2中的常量與步驟1中的常量是不同的，如步驟1中的常量為波浪力，那么步驟2中的常量就為搖擺力；如果步驟1中的常量為搖擺力，那么步驟2中的常量就為波浪力。

步驟2中常量的數(shù)值是與步驟1中計(jì)算出最大的第一等效應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的，指的是步驟2中常量(波浪力)的數(shù)值是由于最大的第一等效應(yīng)力所決定的。

具體的，步驟2中常量的數(shù)值可以是通過如下方式確定的：步驟1完成全部迭代計(jì)算后，能夠得到大量的第一等效應(yīng)力(如步長(zhǎng)為2°，且在360°的范圍內(nèi)變化，那么第一等效應(yīng)力的數(shù)量就是180個(gè))，之后從這些第一等效應(yīng)力中選擇出數(shù)值最大的。如前文中的描述，第一等效應(yīng)力是由三個(gè)參數(shù)組成，分別是搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載。如果步驟1中搖擺力為常量、波浪力為變量，那么數(shù)值最大的第一等效應(yīng)力就對(duì)應(yīng)著一個(gè)特定的相位角(計(jì)算出最大的第一等效應(yīng)力的波浪力所對(duì)應(yīng)的相位角)。進(jìn)而，步驟2中執(zhí)行計(jì)算時(shí)所使用的波浪力的數(shù)值也就是計(jì)算出最大的第一等效應(yīng)力的波浪力的數(shù)值。即，在步驟1中可以增加如下步驟，來(lái)確定步驟2中常量的數(shù)值：查找多個(gè)第一等效應(yīng)力中最大的第一等效應(yīng)力；將最大的第一等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的數(shù)值作為步驟2中常量的數(shù)值。本申請(qǐng)中其他步驟中所使用的常量的數(shù)值的確定方式均是如此，常量的數(shù)值均是前一步驟計(jì)算出的最大的等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量(搖擺力或波浪力)的數(shù)值，后文中便不再介紹各個(gè)步驟中常量的數(shù)值的確定過程。

相類似的，步驟3中的常量也是按照相同的方式，根據(jù)步驟2中計(jì)算出最大的第二等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的數(shù)值確定的。具體確定的過程為：查找多個(gè)第二等效應(yīng)力中最大的第二等效應(yīng)力；將最大的第二等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的數(shù)值為步驟3中常量的數(shù)值。

步驟1-3執(zhí)行結(jié)束后，需要判斷步驟1中得到的最大第一等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的波浪力的相位角與步驟3中得到的最大第三等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的波浪力的相位角是否相同，如果相同，則說明經(jīng)過步驟3的計(jì)算，波浪力的相位角沒有發(fā)生變化，此時(shí)，步驟3所計(jì)算出的最大的第三等效應(yīng)力就可以作為結(jié)果輸出了。其中，根據(jù)第三等效應(yīng)力的最大值生成第一參考結(jié)果，第一參考結(jié)果中除了包含第三等效應(yīng)力的最大值，還可以包含如下參數(shù)：該最大值所對(duì)應(yīng)的相位角的角度，和該最大值所對(duì)應(yīng)的搖擺方向角的角度。

實(shí)際計(jì)算中，經(jīng)過步驟1-3及步驟41，能夠得到較為準(zhǔn)確的最大等效應(yīng)力，當(dāng)步驟1中最大的第一等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟3中最大的第三等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度不相同時(shí)，也可以直接輸出第三等效應(yīng)力作為結(jié)果，但此時(shí)輸出的結(jié)果的準(zhǔn)確度可能不夠，因此，申請(qǐng)人認(rèn)為，在該種情況下，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)進(jìn)行迭代計(jì)算，即執(zhí)行步驟42，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第四等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟4中的常量與步驟2中的常量是相同的，步驟4中常量的數(shù)值是與步驟3中計(jì)算出的第三等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的。

類似的原因，步驟42計(jì)算出的結(jié)果也并不必然是最準(zhǔn)確的，因此還可以增加后續(xù)的判斷和計(jì)算過程。如當(dāng)步驟2中最大的第二等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟4中最大的第四等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度不相同時(shí)，則執(zhí)行步驟5，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第五等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟5中的常量與步驟1中的常量是相同的，步驟5中常量的數(shù)值是與步驟4中計(jì)算出的第四等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；并根據(jù)第五等效應(yīng)力的最大值生成第一參考結(jié)果。

進(jìn)一步，在某些及特殊的情況下，步驟5所生成的結(jié)果(最大的第五等效應(yīng)力)可能仍然不是等效應(yīng)力中的最大值，此時(shí)還可以通過迭代計(jì)算的方式進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算。即根據(jù)第五等效應(yīng)力的最大值生成第一參考結(jié)果包括：

依次迭代執(zhí)行如下兩個(gè)步驟，直至符合以下2個(gè)條件中的一個(gè)時(shí)，根據(jù)當(dāng)前步驟得到的等效應(yīng)力的最大值生成第一參考結(jié)果；條件1，步驟11或步驟12的執(zhí)行次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；條件2，當(dāng)前步驟得到的最大的等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與前兩步驟得到的最大的等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度相同；

步驟11，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算等效應(yīng)力，其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟11中的常量與步驟1中的常量是相同的；

步驟12，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第二等效應(yīng)力，其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟12中的常量與步驟2中的常量是相同的；步驟11和步驟12中的常量的數(shù)值均是與前一步驟中計(jì)算出的等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的。

以上介紹了本方法的第一個(gè)計(jì)算過程，為了提高輸出結(jié)果的準(zhǔn)確度，優(yōu)選的，還可以在上述第一個(gè)計(jì)算過程的基礎(chǔ)上，增加第二個(gè)計(jì)算過程和判斷過程，第二個(gè)計(jì)算過程的步驟如下：

步驟6，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第六等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為預(yù)設(shè)的常量，另一個(gè)為變量；步驟6中的常量與步驟1中的常量是不同的；

步驟7，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第七等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟7中的常量與步驟6中的常量是不同的，步驟7中常量的數(shù)值是與步驟6中計(jì)算出的第六等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

步驟8，根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第八等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟8中的常量與步驟6中的常量是相同的，步驟8中常量的數(shù)值是與步驟7中計(jì)算出的第七等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

若步驟6中最大的第六等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟8中最大的第八等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度相同，則根據(jù)第8等效應(yīng)力的最大值生成第二參考結(jié)果；

判斷過程如下：

判斷第一參考結(jié)果是否大于第二參考結(jié)果；

若是，則輸出第一參考結(jié)果；

若否，則輸出第二參考結(jié)果。

可見，步驟6-8與步驟1-3基本相同，區(qū)別在于步驟6中的常量是步驟1中的變量，步驟6中的變量是步驟1中的常量，后續(xù)步驟2和7，以及步驟3和8均是如此對(duì)調(diào)了常量和變量。一般情況下，第一個(gè)計(jì)算過程與第二個(gè)計(jì)算過程所得到的結(jié)果是相同的，但實(shí)際計(jì)算中，仍然有10％-15％的概率這兩個(gè)計(jì)算過程得到的結(jié)果不同，因此，增加了第二個(gè)計(jì)算過程和判斷的步驟能夠進(jìn)一步提高計(jì)算精度。在判斷的過程中，如果這第一參考結(jié)果和第二參考結(jié)果相同(指第一參考結(jié)果中的最大等效應(yīng)力與第二參考結(jié)果中的最大等效應(yīng)力相同)，則輸出哪個(gè)值作為最終結(jié)果都可以，此時(shí)，第一參考結(jié)果和第二參考結(jié)果沒有分別。

當(dāng)然，步驟8并不一定能夠得到最優(yōu)選的結(jié)果(當(dāng)步驟6中最大的第六等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟8中最大的第八等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度不相同時(shí)，此時(shí)的第8等效應(yīng)力就不一定是最優(yōu)結(jié)果)，此時(shí)還可以增加后續(xù)的計(jì)算步驟來(lái)提高精度，增加的步驟與第一個(gè)計(jì)算過程類似，此處不過多說明。

下面，分別以一個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)說明本申請(qǐng)所提供的方法。

實(shí)例1，如圖3中所示，分為三個(gè)計(jì)算過程，第一個(gè)計(jì)算過程與第二個(gè)計(jì)算過程可以同時(shí)進(jìn)行，也可以分別進(jìn)行，第三個(gè)計(jì)算過程需要等待前兩個(gè)計(jì)算過程均執(zhí)行結(jié)束后才可以執(zhí)行：

第一個(gè)計(jì)算過程，由如下步驟101-105組成；

步驟101，將搖擺力引起的應(yīng)力設(shè)置為常量(步驟101中，搖擺力的數(shù)值可以設(shè)置為0，或其他常量)，將靜態(tài)荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)與波浪力(包括σ_{w_x},σ_{w_y}，τ_w)以2°的波浪相位角為步長(zhǎng)(即波浪相位角分別取2°、4°、6°…358°共180個(gè)數(shù)值)進(jìn)行迭代組合，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第一最大等效應(yīng)力，以及找出第一最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的波浪相位角α^I；步驟101的計(jì)算次數(shù)共180次；

步驟102，將波浪力設(shè)為常量(步驟102中的波浪力是相位角為α^I時(shí)的波浪力，包括σ_{w_x}(α^I),σ_{w_y}(α^I)，τ_w(α^I))，將靜荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)、波浪力[σ_{w_x}(α^I),σ_{w_y}(α^I)，τ_w(α^I)]與搖擺力(σ_{p_x},σ_{p_y}，τ_p)以2°的搖擺方向角為步長(zhǎng)進(jìn)行迭代組合，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第二最大等效應(yīng)力，以及找出第二最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的搖擺方向角θ^II；步驟102的計(jì)算次數(shù)共180次；

步驟103，將搖擺力設(shè)置為常量，(步驟102中的搖擺力是搖擺方向角為θ^II時(shí)的搖擺力，包括σ_{p_x}(θ^II),σ_{p_y}(θ^II)，τ_p(θ^II))；將靜荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)、搖擺力[σ_{p_x}(θ^II),σ_{p_y}(θ^II)，τ_p(θ^II)]與波浪力(σ_{w_x},σ_{w_y}，τ_w)以2°的相位角為步長(zhǎng)進(jìn)行迭代組合(搜索區(qū)間為α^I-60°～α^I+60°)，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第三最大等效應(yīng)力σ^III_{eqv_max}，以及找出第三最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的相位角α^III，步驟103迭代次數(shù)是61次；

步驟104，首先判斷步驟103中得到的相位角α^III與步驟101中得到的結(jié)果α^I是否相同；

步驟1041，如相同，則將第一個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果記錄為α^w及θ^w(上標(biāo)w表示該計(jì)算結(jié)果由以波浪相位角為迭代始所得，其中，α^w＝α^III，θ^w＝θ^II)，并結(jié)束第一個(gè)計(jì)算過程。

步驟1042，如不相同，則將波浪力設(shè)為常量(步驟104中的波浪力是相位角為α^III時(shí)的波浪力，包括σ_{w_x}(α^III),σ_{w_y}(α^III)，τ_w(α^III))，將靜荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)、波浪力[σ_{w_x}(α^III),σ_{w_y}(α^III)，τ_w(α^III)]與搖擺力(σ_{p_x},σ_{p_y}，τ_p)以2°的搖擺方向角為步長(zhǎng)進(jìn)行組合(搜索區(qū)間是θ^II-60°～θ^II+60°)，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第四最大等效應(yīng)力σ^IV_{eqv_max}，以及找出第四最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的搖擺方向θ^IV，本步驟迭代次數(shù)是61；

步驟105，首先判斷步驟104中得到的相位角θ^IV與步驟102中得到的結(jié)果θ^II是否相同；

步驟1051，如相同，則將第一個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果記錄為α^w及θ^w(其中，α^w＝α^III，θ^w＝θ^IV)，并結(jié)束第一個(gè)計(jì)算過程。

步驟1052，如不相同，則將搖擺力設(shè)置為常量，(步驟105中的搖擺力是搖擺方向角為θ^IV時(shí)的搖擺力，包括σ_{p_x}(θ^IV),σ_{p_y}(θ^IV)，τ_p(θ^IV))；將靜荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)、搖擺力[σ_{p_x}(θ^IV),σ_{p_y}(θ^IV)，τ_p(θ^IV)]與波浪力(σ_{w_x},σ_{w_y}，τ_w)以2°的相位角為步長(zhǎng)進(jìn)行迭代組合(搜索區(qū)間為α^III-60°～α^III+60°)，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第五最大等效應(yīng)力σ^V_{eqv_max}，以及找出第五最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的相位角α^V，并將第一個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果記錄為α^w及θ^w(其中，α^w＝α^V，θ^w＝θ^IV)，并結(jié)束第一個(gè)計(jì)算過程。

第二個(gè)計(jì)算過程，由如下步驟106-110組成；

步驟106，將波浪力設(shè)置為常量(步驟101中，波浪力可以設(shè)置為0，或其他常量)，將靜態(tài)荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)與搖擺力(包括σ_{p_x},σ_{p_y}，τ_p)以2°的搖擺方向角為步長(zhǎng)(即搖擺方向角分別取2°、4°、6°…358°共180個(gè)數(shù)值)進(jìn)行迭代組合，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第六最大等效應(yīng)力，以及找出第六最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的搖擺方向角θ^VI；步驟106的計(jì)算次數(shù)共180次；

步驟107，將搖擺力設(shè)為常量(步驟102中的搖擺力是搖擺方向角為θ^VI時(shí)的搖擺力，包括σ_{p_x}(θ^VI),σ_{p_y}(θ^VI)，τ_p(θ^VI))，將靜荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)、搖擺力[σ_{p_x}(θ^VI),σ_{p_y}(θ^VI)，τ_p(θ^VI)]與波浪力(σ_{p_x},σ_{p_y}，τ_p)以2°的相位角為步長(zhǎng)進(jìn)行迭代組合，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第七最大等效應(yīng)力，以及找出第七最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的相位角α^VII；步驟107的計(jì)算次數(shù)共180次；

步驟108，將波浪力設(shè)置為常量，(步驟102中的波浪力是相位角為α^VII時(shí)的波浪力，包括σ_{w_x}(α^VII),σ_{w_y}(α^VII)，τ_w(α^VII))；將靜荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)、波浪力[σ_{w_x}(α^VII),σ_{w_y}(α^VII)，τ_w(α^VII)]與搖擺力(σ_{p_x},σ_{p_y}，τ_p)以2°的搖擺方向角為步長(zhǎng)進(jìn)行迭代組合(搜索區(qū)間為θ^VI-60°～θ^VI+60°)，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第八最大等效應(yīng)力σ^VIII_{eqv_max}，以及找出第八最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的搖擺方向角θ^VIII，步驟108迭代次數(shù)是61次；

步驟109，首先判斷步驟108中得到的結(jié)果θ^VIII與步驟106中得到的結(jié)果θ^VI是否相同；

步驟1091，如相同，則將第二個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果記錄為α^p及θ^p(上標(biāo)p表示該計(jì)算結(jié)果由以搖擺方向角為迭代始所得，其中，α^p＝α^VII，θ^p＝θ^VIII)，并結(jié)束第二個(gè)計(jì)算過程。

步驟1092，如不相同，則將搖擺力設(shè)為常量(步驟109中的搖擺力是搖擺方向角為θ^VIII時(shí)的搖擺力，包括σ_{p_x}(θ^VIII),σ_{p_y}(θ^VIII)，τ_p(θ^VIII))，將靜荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)、搖擺力[σ_{p_x}(θ^VIII),σ_{p_y}(θ^VIII)，τ_p(θ^VIII)]與波浪力([σ_{w_x},σ_{w_y}及τ_w)以2°的相位角為步長(zhǎng)進(jìn)行組合(搜索區(qū)間是α^VII-60°～α^VII+60°)，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第九最大等效應(yīng)力σ^IX_{eqv_max}，以及找出第九最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的相位角α^IX，本步驟迭代次數(shù)是61；

步驟110，首先判斷步驟109中得到的相位角α^IX與步驟107中得到的結(jié)果α^VII是否相同；

1101，如相同，則將第二個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果記錄為α^p及θ^p(其中，α^p＝α^IX，θ^p＝θ^VIII)，并結(jié)束第二個(gè)計(jì)算過程。

1102，如不相同，則將波浪力設(shè)置為常量，(步驟110中的波浪力是相位角為α^IX時(shí)的波浪力，包括σ_{w_x}(α^IX),σ_{w_y}(α^IX)，τ_w(α^IX))；將靜荷載引起的應(yīng)力(σ_{s_x},σ_{s_y}，τ_s)、波浪力[σ_{w_x}(α^IX),σ_{w_y}(α^IX)，τ_w(α^IX)]與搖擺力(σ_{p_x},σ_{p_y}，τ_p)以2°的搖擺方向角為步長(zhǎng)進(jìn)行迭代組合(搜索區(qū)間為θ^VIII-60°～θ^VIII+60°)，以計(jì)算出每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力，并找出其中的最大值，即第十最大等效應(yīng)力σ^X_{eqv_max}，以及找出第十最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的搖擺方向角θ^X，并將第二個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果記錄為α^w及θ^w(其中，α^p＝α^IX，θ^p＝θ^X)，并結(jié)束第二個(gè)計(jì)算過程。

第三個(gè)計(jì)算過程由如下步驟111組成；

步驟111，比較第一個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果中的最大等效應(yīng)力與第二個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果中的最大等效應(yīng)力，并將數(shù)值較大的最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的結(jié)果作為最終結(jié)果輸出。其中，輸出的時(shí)候，可以選擇將結(jié)果中的三個(gè)參數(shù)(包括最大等效應(yīng)力、最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的搖擺方向角和相位角)中的任意一個(gè)參數(shù)、任意兩個(gè)參數(shù)，或全部參數(shù)進(jìn)行輸出。

更具體的，如下表1所示。

表1

表1中，第一行表示的是相位角不同的取值，第一列表示的是搖擺方向角不同的取值?？梢钥吹?，相位角和搖擺方向角都是在0-360°的范圍內(nèi)變化的。任意一個(gè)相位角和搖擺方向角都對(duì)應(yīng)著一個(gè)等效應(yīng)力。傳統(tǒng)的計(jì)算方法是將每一個(gè)相位角的取值(對(duì)應(yīng)一個(gè)波浪力)和一個(gè)搖擺方向角的取值(對(duì)應(yīng)一個(gè)搖擺力)進(jìn)行組合來(lái)計(jì)算等效應(yīng)力，也就是傳統(tǒng)的方法是將表1中所有的等效應(yīng)力均計(jì)算出來(lái)。

簡(jiǎn)單來(lái)看傳統(tǒng)的計(jì)算方法，其采用的是全域迭代(掃描)計(jì)算的方式，即將相位角的每一種取值和搖擺方向角的每一種取值進(jìn)行組合，如果相位角的取值有180種選擇，搖擺方向角也有180種選擇的話(通常會(huì)將360°按照步長(zhǎng)為2°進(jìn)行取值，也就是取值為0°、2°、4°…358°)，那么可能的取值也就是180*180＝32400次，之后，再?gòu)倪@32400個(gè)結(jié)果中選擇一個(gè)最大的結(jié)果輸出。

整體來(lái)看實(shí)例1中所提供的方案，其核心在于根據(jù)等效應(yīng)力分布的特點(diǎn)，采用局域迭代計(jì)算的方式來(lái)查找等效應(yīng)力中的最大值。即每輪計(jì)算的時(shí)候，均將一個(gè)參數(shù)(相位角或搖擺方向角中的一個(gè))設(shè)置為常量，按照預(yù)設(shè)的步長(zhǎng)(如2°)來(lái)改變另一個(gè)參數(shù)(相位角或搖擺方向角中的另一個(gè))，進(jìn)而確定出當(dāng)前步驟中的最大等效應(yīng)力，再將該最大等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量參數(shù)的取值輸入到下一個(gè)步驟中，由下一個(gè)步驟對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化。下一個(gè)步驟中的計(jì)算結(jié)果(最大等效應(yīng)力的數(shù)值)如果和當(dāng)前步驟一致，則輸出結(jié)果，如果下一個(gè)步驟中的計(jì)算結(jié)果的數(shù)值比當(dāng)前結(jié)果大，則繼續(xù)計(jì)算，直至計(jì)算到當(dāng)前計(jì)算過程的最后一步，再輸出整個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果。而后，在得到了兩個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果后，便可以將這兩個(gè)結(jié)果中，最大等效應(yīng)力數(shù)值較大的結(jié)果輸出。

并且，在上述實(shí)例1中，步驟103-105，以及步驟108-110中搜索區(qū)間不再是360°，而是縮小為120°(如步驟103中的搜索區(qū)間為α^I-60°～α^I+60°；步驟108中的搜索區(qū)間為θ^VI-60°～θ^VI+60°)。120°這個(gè)搜索區(qū)間是經(jīng)過實(shí)測(cè)后得到的結(jié)果，這個(gè)搜索區(qū)間的范圍增大對(duì)最終結(jié)果的準(zhǔn)確程度一般不會(huì)提高，但同時(shí)會(huì)增加整體的計(jì)算量。

實(shí)際使用中，如果以步長(zhǎng)為2°來(lái)計(jì)算，使用實(shí)例1中所示的方案，其計(jì)算的總次數(shù)最少為842次(步驟14直接輸入第一個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果，以及步驟19直接輸出第二個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果的情況下)，至多為1086次(步驟15經(jīng)過判斷和計(jì)算后才輸出第一個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果，以及步驟20經(jīng)過判斷和計(jì)算后才輸出第一個(gè)計(jì)算過程的結(jié)果)，這與傳統(tǒng)技術(shù)中的全域掃描方法所需要的32400次相比，計(jì)算次數(shù)大大下降，實(shí)例1中所提供方案的計(jì)算次數(shù)為傳統(tǒng)方法的計(jì)算次數(shù)的1/30，因而實(shí)例1中所提供方案的效率提高了30倍。

并且，通過實(shí)際計(jì)算和分析，實(shí)例1中所提供的方法與傳統(tǒng)的全域搜索方法相比，這兩種方法計(jì)算出的等效應(yīng)力最大值在96％的概率上完全一致，等效應(yīng)力最大值的數(shù)值出現(xiàn)0.5％以上誤差的概率小于0.1％，最大誤差小于3％?？梢妼?shí)例1中所提供的方法能夠在降低計(jì)算從次數(shù)的情況下，保證計(jì)算精度穩(wěn)定性較強(qiáng)。

下面有兩點(diǎn)需要說明。

第一點(diǎn)，本申請(qǐng)實(shí)例1中所提供的方案中，第一個(gè)計(jì)算過程與第二個(gè)計(jì)算過程十分相似，二者的主要區(qū)別在于首個(gè)步驟中，設(shè)置為常量的參數(shù)不同，即第一個(gè)計(jì)算過程的首個(gè)步驟，步驟11中搖擺力為常量；而第二個(gè)計(jì)算過程的首個(gè)步驟，步驟16中，波浪力為常量。

實(shí)際操作中，第一個(gè)計(jì)算過程得到的結(jié)果與第二個(gè)過程得到的結(jié)果有很大概率是相同的，經(jīng)過實(shí)際測(cè)算，這兩個(gè)結(jié)果有85％左右的概率是相同的。

相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算最大等效應(yīng)力的方法，只使用第一個(gè)計(jì)算過程或者只使用第二個(gè)計(jì)算過程也可以達(dá)到降低計(jì)算總次數(shù)的要求，但相對(duì)于實(shí)例1的整體方案而言，只使用第一個(gè)計(jì)算過程，或只使用第二個(gè)計(jì)算過程的計(jì)算精度(主要找到等效應(yīng)力最大值的概率)會(huì)有一定的下降。因此，在實(shí)際操作的時(shí)候，如果對(duì)時(shí)間要求較高，對(duì)精度要求較低，可以第一個(gè)計(jì)算過程或第二個(gè)計(jì)算過程單獨(dú)使用的方式，來(lái)找到等效應(yīng)力的最大值；如果對(duì)時(shí)間要求較低，對(duì)精度要求較高，則應(yīng)當(dāng)采用實(shí)例1的整體方案作為解決方案，來(lái)找到等效應(yīng)力的最大值。

第二點(diǎn)，實(shí)際使用的時(shí)候，本領(lǐng)域技術(shù)人員可能會(huì)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的全局搜索方法的計(jì)算次數(shù)過多(為實(shí)例1中所提供的方法的計(jì)算次數(shù)的30倍左右)、計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)，這直接導(dǎo)致了傳統(tǒng)的計(jì)算方法不適用于真實(shí)環(huán)境。因此本領(lǐng)域技術(shù)人員通常會(huì)想到在各個(gè)具體的計(jì)算步驟中采用放大步長(zhǎng)(如計(jì)算步長(zhǎng)由2°改變?yōu)?°、6°甚至更大的數(shù)值)的方法來(lái)降低計(jì)算次數(shù)，進(jìn)而降低計(jì)算的整體時(shí)間。但使用此種方式來(lái)降低計(jì)算次數(shù)會(huì)大幅度降低最終結(jié)果的精度(計(jì)算出的最大等效應(yīng)力是實(shí)際的最大等效應(yīng)力的概率)。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝讼鄳?yīng)的保證計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間的方法(即實(shí)例1中所公開的方法)主要是針對(duì)每個(gè)步驟中迭代計(jì)算時(shí)步長(zhǎng)較小的情況所設(shè)計(jì)的(如迭代的步長(zhǎng)為3°或更小，此時(shí)每個(gè)步驟的計(jì)算次數(shù)大于120次)，主要原因是，步長(zhǎng)較大的時(shí)候，傳統(tǒng)方法的迭代次數(shù)比較少，使用實(shí)例1中的方法，整體計(jì)算次數(shù)下降的不是很明顯。

下面以一個(gè)帶有數(shù)據(jù)的計(jì)算過程來(lái)說明使用實(shí)例1中方法的中間結(jié)果和最終結(jié)果。

在某特定條件下，靜荷載應(yīng)力分量：σ_s＝(-46.5，8.5，75.7)；

波浪力分量實(shí)部σ^R_w＝(1.8，-0.6，1.7)；虛部σ^I_w＝(2.4，2.8，1.5)；

搖擺力中，縱搖應(yīng)力分量σ_Pitch＝(33.2，32.6，17.1)；橫擺應(yīng)力分量σ_Roll＝(48.9，41.3，6.6)。

使用傳統(tǒng)的全域搜索法最大等效應(yīng)力175.236，對(duì)應(yīng)波浪相位角52度，對(duì)應(yīng)搖擺方向角28度。

使用實(shí)例1中的反射式迭代法：

步驟101完成后：最大等效應(yīng)力143.769，對(duì)應(yīng)相位角48度，迭代次數(shù)180；

步驟102完成后：最大等效應(yīng)力175.227，對(duì)應(yīng)相位角48度，搖擺方向角28度，迭代次數(shù)達(dá)到360；

步驟103完成后：最大等效應(yīng)力175.236，對(duì)應(yīng)相位角52度，搖擺方向角28度，迭代次數(shù)達(dá)到421；

步驟104完成后：最大等效應(yīng)力175.236，對(duì)應(yīng)相位角52度，搖擺方向角28度，迭代次數(shù)達(dá)到482；

因步驟104得到的搖擺方向θ₁與步驟102得到的結(jié)果θ相同，步驟105跳過；

步驟106完成后：最大等效應(yīng)力171.371，對(duì)應(yīng)搖擺方向26度，迭代次數(shù)達(dá)到662；

步驟107完成后：最大等效應(yīng)力175.225，對(duì)應(yīng)相位角52度，搖擺方向角26度，迭代次數(shù)達(dá)到842；

步驟108完成后：最大等效應(yīng)力175.236，對(duì)應(yīng)相位角52度，搖擺方向角28度，迭代次數(shù)達(dá)到903；

步驟109完成后：最大等效應(yīng)力175.236，對(duì)應(yīng)相位角52度，搖擺方向角28度，迭代次數(shù)達(dá)到964；

因步驟109得到的相位角α₁與步驟107得到的結(jié)果α相同，步驟110跳過；

反射是迭代最終結(jié)果：最大等效應(yīng)力175.236，對(duì)應(yīng)波浪相位角52度，對(duì)應(yīng)搖擺方向角28度，與傳統(tǒng)迭代結(jié)果完全一致，但迭代次數(shù)只有964次。

以上提供了本申請(qǐng)所提供的半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取方法的整體過程，下面還提供了與該方法相對(duì)應(yīng)的半潛式鉆井平臺(tái)的殼單元最大等效應(yīng)力獲取裝置，該裝置包括如下模塊：

第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第一等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為預(yù)設(shè)的常量，另一個(gè)為變量；

第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第二等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；第二計(jì)算模塊中的常量是第一計(jì)算模塊中的變量，第二計(jì)算模塊中常量的數(shù)值是與第一計(jì)算模塊中計(jì)算出的第一等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第三等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；步驟3中的常量與步驟1中的常量是相同的，第三計(jì)算模塊中常量的數(shù)值是與第二計(jì)算模塊中計(jì)算出的第二等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

第一生成模塊，若步驟1中最大的第一等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與步驟3中最大的第三等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度相同，則用于根據(jù)第三等效應(yīng)力的最大值生成第一參考結(jié)果。

第六計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第六等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為預(yù)設(shè)的常量，另一個(gè)為變量；第六計(jì)算模塊中的常量與第一計(jì)算模塊中的常量是不同的；

第七計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第七等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；第七計(jì)算模塊中的常量與第六計(jì)算模塊中的常量是不同的，第七計(jì)算模塊中常量的數(shù)值是與第六計(jì)算模塊中計(jì)算出的第六等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

第八計(jì)算模塊，用于根據(jù)搖擺力、波浪力和靜態(tài)荷載迭代計(jì)算第八等效應(yīng)力；其中，搖擺力和波浪力中的一個(gè)為常量，另一個(gè)為變量；第八計(jì)算模塊中的常量與第六計(jì)算模塊中的常量是相同的，第八計(jì)算模塊中常量的數(shù)值是與第七計(jì)算模塊中計(jì)算出的第七等效應(yīng)力的最大值相對(duì)應(yīng)的；

若第六計(jì)算模塊中最大的第六等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度與第八計(jì)算模塊中最大的第八等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度相同，則根據(jù)第8等效應(yīng)力的最大值生成第二參考結(jié)果；

判斷模塊，用于判斷第一參考結(jié)果是否大于第二參考結(jié)果；

若是，則輸出第一參考結(jié)果；

若否，則輸出第二參考結(jié)果。

優(yōu)選的，其中第三計(jì)算模塊或第八計(jì)算模塊中，變量的搜索范圍是A-60°～A+60°；其中，A為前一模塊中得到的最大的等效應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的變量的角度。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個(gè)模塊或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。