一、前言

  SESAM （Super Element Structure Analysis Module）是由挪威船级社（DNV-GL）开发的一款有限元分析（FEA）系统，主要用于海洋工程结构的极限强度评估、波浪荷载计算和系泊系统分析等。它由一系列模块/程序组成，以 GeniE、HydroD 和 DeepC 等模块为核心，是海工结构分析领域的标准软件。GeniE、HydroD 和 DeepC 分别是 SESAM 系统的建模及前处理模块、水动力计算模块和深水耦合分析模块。

SESAM 2017 Overview

  DeepC 是 Sesam 系统中的深水耦合分析工具，由 DNV（挪威船级社）和 Marintek（挪威海洋技术研究所）联合开发，主要用于 SPARs、FPSOs、TLPs 或类似类型的含有系泊/立管系统的浮式结构的分析。DeepC 包含三个独立的程序模块：DeepC Concept Modeller、Riflex 和 Simo，它们形成了一个建模、分析与后处理的集成环境。DeepC Concept Modeller 用于创建模型输入、结果后处理等。Riflex 和 Simo 由 Marintek 拥有、开发和维护，它们是 DeepC 的两个分析引擎（求解器），用于执行非线性时域有限元分析。

二、单位制与容差

// -----------------------------------------------------------
// Set correct units
DeepCRules.Units.setDatabaseUnits("m","kN","delC"); // DeepC requires SI database units
DeepCRules.Units.setInputUnit(Angle, "deg");
DeepCRules.Units.setInputUnit(Force, "kN");
// -----------------------------------------------------------
// Set the tolerance for how close two points shall be before they are considered to coincide.
DeepCRules.Tolerances.pointTolerance = 0.0001 m;
DeepCRules.Tolerances.useTolerantModelling = true;
// -----------------------------------------------------------

三、环境数据

  环境数据（Environment Data）用来描述浮式装置所在位置处的风、浪、流等，是确定环境荷载的必要输入。在 DeepC 中，Environment 文件夹用于定义环境数据，它包含四个子文件夹（Air、Directions、Soil、Water）和一个/多个 Location。风速、主方向、海床属性、波浪谱等是在四个子文件夹内定义的，它们在 Location 下被直接或间接引用，与 Location 下的水深、重力加速度、海水密度等数据一起完整地描述了机位点附近的环境状况。

  在 Air 文件夹下，可以定义描述风的能量密度的两类数据：风剖（Wind Profiels）和风谱（Wind Spectrum）。风剖给出了风速大小沿高度的变化规律，风谱可用于计算作用在浮体/系泊上的风荷载。NPD、API 和 Davenport 是 DeepC 中用到的三类风谱，NPD 谱适用于极端风速，API 谱和 Davenport 谱常表征台风条件。在 Directions 文件夹下，可以定义风、浪、流的主方向，方向仅由 Angle（Angle counter clockwise from the x-axis）这一个参数确定。在 Soil 文件夹下，Seabed Properties 用于模拟海床的刚度系数和摩擦系数。在 Water 文件夹下，存在四个子文件夹：Current Profiles、Regular Waves、Spectra 和 Spreading Functions，它们分别用于定义洋流、规则波浪、随机波浪和波浪扩散。

四、浮体模型

新建浮体与导览器

4.1 定义浮体数据

  在 DeepC 中，浮体是由一系列抽象的参数直接定义的，这些参数描述了浮体的特性，包括：浮心、重心、静水恢复刚度、运动传函、波浪力传函等等。通过读取 SIF 文件中的信息，DeepC 可以自动完成部分浮体参数（Vessel Data）的设置，浮体数据可以在 Vessel Data 对话框下的各子页面中进行修改或编辑。值得注意的是，以 Read Vessel Geometry 方式导入的浮体几何并不参与求解计算，仅仅用于可视化。

Vessel Data

4.2 浮力补偿

  在时域耦合分析中，浮体运动将考虑来自锚链的作用力的影响。目前，执行分析前 Simo 假定作用在浮体上的浮力与重力是相等的（大小相等）。由于来自锚链的作用力会将浮体下拉，这就使得浮体的排水体积亦即浮力增加，从而浮力与重力不再相等。为了纠正这一错误，需在浮体的浮心施加一沿 z 轴正向的作用力，作用力的大小为系统质量与浮体浮力的差值。在 DeepC 中，有两种方式来指定浮力补偿：apply the specified force option for the vessel 和 add the force as a static point load for a particular analysis。

apply the specified force option for the vessel

add the force as a static point load for a particular analysis

4.3 创建系泊连接点

  通常，线对象（锚链、输油管、电缆等）的两端是与浮体和海床连接的。在创建线对象前，需要创建它的两个端点即起点和终点，并设置线对象与端点的连接方式。位于浮体上的线对象端点是在 <vasselname>_Fairleader 文件下定义的，这个端点属于浮体的一部分，会随着浮体一起做刚体运动。其他位置处的线对象端点可以在 Utilities | Guiding Geometry 文件夹下的 Points 内定义。

浮体上系泊连接点的定义

五、系泊系统

线对象的建模流程

5.1 创建系泊连接点

点的创建

// Create Point
Point1 = Point(0 m, 100.07 m, 200.89 m);
Origin = Point(0 m, 0 m, 0 m);

5.2 定义各种属性

属性的定义

5.3 创建线对象

线对象的创建

计算线形

六、连接与边界

线对象间的连接（红色虚线或绿色虚线）

  The Line Ends Connection is used to model rigid contact between ends of lines by using Riflex master and slave nodes. The line ends will keep the modelled distance to each other through the analysis. In this case two slave line ends are connected to a master end. Support points are used to connect line ends to the seafloor or other fixed points in space.

边界条件的指定

七、参考文献

[1]. Sesam User Manual - DeepC (Deep water coupled floater motion analysis).

[2]. Sesam Theory Manual - DeepC (Deep water coupled floater motion analysis).

[3]. DeepC – Deep Water Coupled Analysis Tool, A White Paper.

[4]. 关于风机 叶片/荷载/控制 方面的介绍请访问：https://www.zhihu.com/column/c_1485646874003058688

[5]. 关于风机 有限元分析 方面的介绍请访问：DeepC 实用教程（二）建模流程

[6]. 联系作者 ，Email： liyang@alu.hit.edu.cn，WeChat/Weixin： 761358045