极端循环载荷下船体裂纹箱型梁的极限强度

旨在了解箱型梁在极端循环载荷下的极限强度特性。利用非线性有限元方法来研究裂纹箱型梁的极限弯矩,分析了5种裂纹模型,探讨了裂纹类型、裂纹位置和裂纹长度的影响。考虑了两种载荷形式应用生死单元法对双向循环弯曲下裂纹扩展进行了模拟;并将由循环载荷引起的累积塑性损伤和疲劳裂纹损伤均考虑在内。无论单向循环还是双向循环,单裂纹模型的极限弯矩均小于双裂纹模型的极限弯矩;单边裂纹是最危险的裂纹类型。进一步分析了极端循环载荷下裂纹箱型梁的极限强度折减机理,得出了极限强度折减归因于这两种损伤的耦合作用的结论,并通过其他箱型梁验证了其适用性。     

循环载荷作用下损伤船体梁极限强度研究

为了研究循环载荷作用下扶强材初始损伤对其极限强度的影响,进行了14组扶强材的循环加载试验和分析。构造了考虑材料累积损伤完整、断筋和大变形的扶强材单元极限承载力计算公式,提出了相应循环载荷作用下损伤扶强材单元的端缩曲线表达式和船体梁极限强度计算的简化逐步破坏法。编制了循环载荷作用下船体梁损伤极限强度计算程序,进行了船体梁极限强度计算,并与有限元结果进行对比。研究结果表明：改进的损伤扶强材模型可较为准确地描述扶强材材料损伤的完整、断筋和大变形的极限承载力退化情况,扶强材腹板断裂的损伤相较初始大变形及材料累积损伤形式承载力下降程度更明显;所提出的循环载荷作用下损伤船体梁极限强度计算的简化逐步迭代方法,能定量地计算扶强材在不同类型损伤下的极限承载力退化程度,具有较高精度,方便易行,可应用于工程设计。     

圆钢管截面极限强度受随机分布点蚀的影响研究

提出一种随机分布点蚀损伤的模拟方法,模拟点蚀在构件表面的随机生长过程,并建立了随机态点蚀损伤圆管截面的有限元分析模型;设计了三个受不同腐蚀深度点蚀损伤的圆管构件,并开展轴压试验,利用试验结果校验有限元模型的计算精度;在多种腐蚀情形下(点蚀强度和腐蚀深度变化),研究点蚀分布模式变化引起的极限强度退化及其变异性;比较随机分布点蚀模型与传统腐蚀模型(规则分布点蚀和均匀腐蚀)在计算强度和结构失效行为方面的差异。研究结果表明,点蚀的随机分布模式会引起显著的极限强度变异,且蚀坑深度越大,强度变异越大,蚀坑分布造成的强度极差与强度均值相比达到5%;随机分布点蚀相比于传统腐蚀模型,除了引起更为严重的强度削减,还会改变结构的破坏模式。提出的随机点蚀损伤的模拟方法,可替代昂贵的构件试验,应用于评估点蚀损伤圆管截面的极限强度,增强评估结果的可靠性。     

重力式海洋平台沉箱的断裂分析

研究重力式海洋平台沉箱的表面裂纹最大深度,通过考虑沉箱有一个内表面裂纹,将问题简化为无裂纹重力式平台问题和带裂纹矩形板问题的叠加,应用有限元方法对重力式海洋平台无裂纹情形进行了静力分析,得到了与裂纹位置对应处的环向拉应力。计算裂纹矩形板的应力强度因子,得到海洋环境荷载下沉箱内表面裂纹的最大深度为0.066 8m,计算结果可供海洋平台的设计参考。     

腐蚀损伤下海洋平台极限强度计算方法及试验研究

基于非线性有限元方法,计及材料非线性和几何非线性,考虑腐蚀损伤因素提出了一种固定式海洋平台极限强度计算方法,并以墨西哥湾某海域某典型固定式海洋平台为算例,对其进行全寿命期内极限强度计算,获得了该海洋平台极限强度随服役年限的变化规律。同时依据刚度相似和几何相似,设计完好试验模型和腐蚀试验模型,开展极限强度试验研究,将试验结果与计算结果对比分析,通过试验手段验证了腐蚀损伤下海洋平台极限强度计算方法的有效性。     

深基坑内支撑等效刚度数值计算影响因素分析

深基坑平面内支撑结构等效刚度的计算常采用有限元等数值计算方法,通过分析深基坑支护结构的4种典型平面内支撑结构型式,探讨了数值计算模型中内支撑结构的单元划分长度、约束弹簧刚度、约束弹簧间距、约束弹簧布置型式等因素对内支撑等效刚度计算结果的影响.经计算分析可知,在其他影响因素不变而只改变某个影响因素时,平面内支撑结构的等效刚度随腰梁单元长度的增加、约束弹簧刚度的增加呈增加的趋势,随约束弹簧间距的增加呈降低的趋势,但基本不受约束弹簧布置型式、除腰梁之外的其他内支撑构件单元长度的影响.在此基础上,得出了数值计算中上述各影响因素的建议取值范围和约束弹簧的布置型式.     

关于裂纹柱壳韧性断裂的研究

本文基于实验结果,利用壳单元有限元方法,对周向壁穿裂纹圆柱壳在不同初始裂纹长度条件下的弯曲韧性断裂进行了模拟,计算了裂纹尖端张开位移（ＣＴＯＤ）的裂纹起裂临界值以及裂纹连续扩展条件下裂纹尖端张开角度（ＣＴＯＡ）Ｒ曲线,考察了这些断裂参数作为材料特性的适用性。     

平转连续梁转体系统应力理论计算与数值模拟研究

依据弹性接触理论、材料强度理论,对静力作用下,日照肖家庄地区T型连续梁转体系统上、下转盘和球铰应力进行计算和强度分析,并通过ANSYS通用有限元软件对转体系统进行数值模拟,计算静力作用下转盘和球铰的应力分布。将转盘和球铰应力理论值与ANSYS数值模拟结果进行对比分析研究,得出转体系统中球铰应力分布呈现从球铰中心向球铰边缘逐步增大的规律,在球铰平面半径距离外边缘15%的范围内应为球铰设计重点关注区域。研究发现在理论计算中,采用等效应力计算方法较准确;在ANSYS数值模拟计算中,发现球铰采用SOLID单元计算结果更稳定、准确。     

隔水管卡簧式快速接头强度分析

隔水管是井口平台的重要组成构件。许多早期建设的井口平台隔水管采用卡簧式快速接头进行机械连接,卡簧作为主要连接构件,其完好程度对结构的强度有重要影响。本文针对卡簧式快速接头,基于ANSYS建立了快速接头有限元实体模型,找到了合理模拟卡簧与公母接头接触、施加端部作用力及模拟损伤破坏等问题的方法,进行了快速接头的强度分析;并在此基础上分析了卡簧完好、损伤25%、损伤50%、完全损坏情况下的接头应力变化,比较了卡簧损伤位置对接头强度的影响。计算结果表明,卡簧损伤50%时卡簧对接头几乎没有约束作用;卡簧的约束作用主要是由受拉一侧卡簧提供。     

随机载荷作用下平台结构疲劳寿命预测

海洋等工程结构物在服役过程中的受载历程是一个随机过程。研究裂纹在谱载荷作用下的扩展规律对可靠预报平台等结构物的疲劳寿命具有十分重要的意义。提出了一个由应力比和裂纹尖端约束及塑性区尺寸为主要参数计算裂纹张开比,来考查载荷相互作用下疲劳裂纹扩展寿命的计算模型。用该模型对几种谱载荷作用下疲劳实验结果进行了预测,将预测结果与不考虑裂纹闭合的线性损伤模型及疲劳计算程序FASTRAN的预测结果进行了比较,表明本模型能较好地预测谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展。     

Finite Element Analysis of Deformed Legs of Offshore Platform Structures

The element stiffness matrix of the equivalent beam or pipe element of the deformed leg of the platform is derived by the finite element method. The stresses and displacements of some damaged components are calculated, and the numeri-cal solutions agree well with those obtained by the fine mesh finite element method. Finally, as an application of this method, the stresses of some platform structures are calculated and analyzed.     

滩海桶形基础平台整体模态计算

桶形基础平台是一种新型的海洋结构,由于其基础形式的特殊性目前还没有可行的结构计算方法。文章利用MARC程序作为平台,建立了滩海桶形基础平台整体模态计算的有限元离散模型,并对我国第一座桶形基础平台进行了前20阶模态分析,得到了一些很有用的结论。     

聚酯系缆损伤对绷紧式系泊系统动力响应影响的数值分析

由于聚酯缆绳具备优异的力学性能,促使以其为主体系缆的绷紧式系泊系统得以广泛应用和发展。但聚酯系缆具有复杂的黏弹性和黏塑性,且由于在安装和使用过程中可能产生不同程度的损伤,使得聚酯系缆的动刚度特性发生演变,从而对系泊系统的动力响应产生直接影响。以一系泊于1 020 m水深的Spar平台为例,运用ABAQUS软件建立了由聚酯缆绳组成的系泊系统有限元模型,并利用ABAQUS子程序将损伤缆绳动刚度经验公式进行导入计算,以更好地反映系缆真实的动刚度变化。基于该有限元模型,计算了在相同水流、波浪工况下,不同损伤度、不同损伤系缆的系缆张力历程和平台的横荡、纵荡位移响应,分析了不同损伤度、不同损伤系缆对系缆张力及平台位移的影响。这些成果对把握绷紧式系泊系统在聚酯系缆有损伤情况下的非线性动力响应及其安全应用具有重要的参考价值。     

Investigation on Cutting Stability of Jacket in Decommissioning Process

Jacket cutting operation is one of the most complicated and highest risk operations in the process of decommissioning offshore piled platform, the security and stability of which must be assured. In this paper, the current research on offshore structure removal and jacket cutting is introduced, on the basis of which the types of load along with the load calculation method are determined. The main influences on the stability of a jacket in cutting are analyzed. The experiment test plan is drawn by using orthogonal testing method, and the formula of critical load during the cutting procedure is deduced by differential evolution algorithm. To verify the method and results of this paper, an offshore piled platform to be decommissioned in the South China Sea is taken for an example, and the detailed schedule for jacket cutting is made with the three-dimensional finite element model of the jacket established. The natural frequency, stress, strain and stability of the jacket during cutting process are calculated, which indicates that the results of finite element analysis agree well with that of the deduced formula. The result provides the scientific reference for guaranteeing the safety of jacket in cutting operation.     

Finite Element Method for Design of Reinforced Concrete Offshore Platforms

A design method of reinforced concrete (R. C.) offshore platforms with nonlinear finite element analysis is proposed. According to the method, a computer program is developed. In this program nonlinear constitutive relationships and strength criteria of concrete and steel bars are included, and the progressive cracking and crushing of the concrete are taken into account. Based on the stress distribution obtained by the nonlinear finite element analysis, the amount of reinforcement in the control sections can be computed and adjusted automatically by the program to satisfy the requirement of the design. The amount of reinforcement required in the control sections, which are obtained with the nonlinear finite element analysis, is agreeable to that obtained in the experiment. This shows that the design method of R. C. offshore platform with the nonlinear finite element method proposed by the authors is reliable for practical use.     

基于现场监测的抗冰平台疲劳寿命估计

基于安全寿命设计方法,根据现场监测得到的资料数据,论述了现役导管架平台冰激疲劳寿命的估算法.应用ANSYS软件建立JZ20-2MSW平台的有限元模型,计算该平台的年平均冰激疲劳损伤,从而得到剩余疲劳寿命,为平台的维修、报废等决策提供了依据.     

Optimal Active Control of Wave-Induced Vibration for Offshore Platforms

An obvious motivation of this paper is to examine the effectiveness of the lateral vibration control of a jacket type offshore platform with an AMD control device, in conjunction with H2 control algorithm, which is an optimal frequency domain control method based on minimization of H2 norm of the system transfer function. In this study, the offshore platform is modeled numerically by use of the finite element method, instead of a lumped mass model. This structural model is later simplified to be single-degree-of-freedom (SDOF) system by extracting the first vibration mode of the structure. The corresponding "generalized" wave force is determined based on an analytical approximation of the first mode shape function, the physical wave loading being calculated from the linearized Morison equation. This approach facilitates the filter design for the generalized force. Furthermore, the present paper also intends to make numerical comparison between H2 active control and the corresponding passive control using a T     

海洋平台T型相贯节点抗火性能研究

利用有限元软件ABAQUS计算海洋平台T型相贯节点在火灾作用下的极限承载力,并对T型相贯节点进行火灾作用下的抗火性能及节点在降温段的力学性能分析,得出在不同火灾温度下节点的极限承载力.同时对计算结果进行了分析比较,通过参数分析,得到了T型相贯节点在火灾作用下节点极限承载力的变化规律.     

滩海桶形基础平台整体三维弹塑性有限元地震动力响应分析

在经典的D-P本构模型基础上,通过改进其屈服准则。引入硬化曲线建立了改进的D-P模型,使该本构模型能很好地模拟大港滩海软土的应力应变关系。利用MARC程序作为平台,建立了滩海桶形基础平台整体有限元动力分析模型,并对我国第一座桶形基础平台进行了三维弹塑挂地震时程动力分析,得到了一些很有用的结论。     

A Finite Element Method for Cracked Components of Structures

1 .IntroductionOffshoreplatformsarelargescalesteelorconcretestructures.Theyexperiencevariouskindsofdamagessuchasdents ,corrosionpits ,cracks ,deformation ,etc .,afteryearsofenvironmentalimpactofwinds ,waves ,currents ,soilreactions ,earthquakesandice (DuanandLiu ,1 995) .Thesafetyofthestructureshasalwaysbeenthemostimportantissueconcerned ,anditdependsontheassessmentoftheintegrityofthestructures,orspecificallyontheassessmentofthedamagesinthestructures .Riclesetal.( 1 994)experimentallyinvestig…