TY型管节点局部柔度的参数分析及试验研究

由于海洋平台管节点的局部柔度对平台结构的静动力性能有重要影响，如何确定各类管节点的局部柔度成为一个重要的研究课题。本文用半解析方法计算了海洋平台中一类常见的管节点──ＴＹ型管节点的局部柔度，并用回归方法得出了计算ＴＹ型管节点局部柔度矩阵中各元素的参数公式。本文还介绍了对一组ＴＹ型管节点ＰＶＣ塑料模型进行的局部柔度试验。参数公式计算结果与模型试验结果的比较表明，本文得出的参数公式是基本可靠的，建议可在海洋平台总体结构分析中使用。     

Truss Spar平台桁架管节点疲劳分析

Truss Spar平台在风、浪、流的作用下,结构受力十分复杂,准确分析其疲劳强度相当困难。通过建立Truss Spar平台三维有限元模型,利用HydroD软件进行载荷预报、波浪搜索,得到产生最大应力幅响应的最不利浪向和相位角。运用Sestra软件进行整体有限元分析,得到的结果作为桁架管节点细化模型的边界条件,再用Nastran软件进行局部分析求得节点的热点应力,修正壁厚影响。最后根据DNV规范的S-N曲线计算了管节点的疲劳寿命。     

安全叠接管节点在低周循环载荷下的破坏模式研究

采用实验和数值模拟方法研究了一种新型海洋平台管节点在地震载荷下的响应和破坏情况。采用拟静态循环加载模拟地震载荷 ,对真实尺寸的试件进行实验 ,研究局部屈曲和裂纹等对管接点抗震性能的影响。能量分析表明 ,发生在斜支管中的局部屈曲消耗了大部分输入能量。与现在使用的N型管节点相比 ,该新型管节点有较好的抗震性能。采用有限元数值模拟方法分析比较了不同尺寸配置下 ,该型管节点的响应曲线     

国产Z向钢制造的海洋平台管节点的疲劳性能

本文介绍了由中国海上平台管节点研究委员会组织的,用国产Z向钢制造的系列管节点的疲劳试验。包括国产Z向钢的基本性能、管节点疲劳试验的规模、内容与疲劳寿命。根据试验结果求得的S—N曲线,经与国外的比较证明,由国产材料制造的管节点有良好的疲劳性能。板厚效应与海水腐蚀对疲劳强度的影响在文中亦简要地说明了。     

管节点疲劳寿命估算的统计分析方法

本文用概率断裂力学的方法研究了海洋平台管节点的疲劳强度。对7个T型管节点的疲劳寿命试验进行了计算。在处理原始数据方面,本文提出了对疲劳裂纹扩展数据进行统一处理的方法。此外,还对各参量对寿命的影响进行了分析,并对与计算有关的一些问题作了讨论。     

张力腿平台局部节点强度可靠度分析方法

局部节点可靠度分析对张力腿平台(TLP)整体安全性评估具有重要意义。提出了一个TLP平台局部节点可靠度的分析方法,首先对TLP平台整体进行分析,统计局部节点各种失效模式并得到典型失效模式及对应的典型荷载工况;然后应用改进的子模型技术对TLP平台局部节点进行极限承载能力分析,确定了局部节点在典型荷载工况下的极限承载力;对局部节点极限承载力及南海某区域的波浪荷载进行统计分析,得到其概率统计特性;在此基础上计算了TLP平台局部节点对应典型失效模式下的可靠度指标。通过算例分析表明,该TLP平台各节点可靠度指标值均大于3.1;立柱与浮箱连接节点在不同荷载工况下失效模式不同,而立柱与甲板连接节点易发生管交汇处剪切破坏。为TLP平台的安全性评估提供了一种有效的分析方法,具有一定的理论价值及实用价值。     

KK型管节点应力集中系数几何敏感性分析

KK型管节点是自升式平台桁架式桩腿中的一种管节点,其应力集中系数是影响桩腿疲劳寿命的重要参数。应力集中系数与管节点的几何形式密切相关,为分析KK型管节点应力集中系数对几何参数的敏感性,利用ANSYS软件对某KK型管节点进行几何参数化建模,利用有限元数值模拟方法对各工况下的热点应力进行分析,并分别计算各相应工况下的名义应力,然后将热点应力与名义应力相比得到不同几何参数下的热点应力集中系数。对计算结果进行整理分析,得到了KK型管节点应力集中系数对无量纲几何参数的敏感性规律。结果表明,应力集中系数与撑杆受力状态、管节点结构形式有关,在满足结构布置、建造工艺和其他安全性指标的前提下,分析结果能够为KK型管节点的结构设计和疲劳分析提供技术支撑。     

海洋平台简化模型与系统参数的试验修正

利用动柔度法来进行桩基导管架平台损伤部位诊断,需要有一个能真实地反映原始平台动力特性的模型作为比较的基准。一般可用设计过程中的有限元模型作基准,但由于材料、工艺等因素,其有限元刚度阵特别是接头刚度很难准确地确定,故需通过模态实验来修正计算模型。通常,实测模志均少于测量自由度数,更远小于有限元自由度数。为了使测点与有限元分析自由度相对应,本文提出一种计算方法,将结构分为主、次自由度,主自由度对应测试点,用凝聚得到简化模型,并对简化模型的特征解进行灵敏度分析,利用实验测得的模态来修正有限元值,从而得到一个能够正确地反映结构特性的较为精确的有限元计算模型,然后,利用广义动柔度法检测损伤位置,提出一种确定损伤位置的计算方法。在文中给出了二层框架的计算和实验结果以及修正参数和二层框架损伤位置的确定。结果表明,利用实验模态修正计算数学模型,该方法是一种可行的途径。     

近海平台管状接头的柔性分析及对整体结构的影响

在近海平台结构中,管与管的联结处即管状接头具有一定的柔性,这一特性会导致结构的变形增大,并影响其内力分布。本文提出了一种半解析半离散方法来研究近海平台中常见的T型、Y型和TY型接头的柔性特征,并提供了计算这几种管状接头刚度系数的方法,计算结果与文献[4]给出的结果基本相符。本文还讨论了管状接头的柔性对整体结构的影响,并将其结果与将管状接头作为刚性接头时的计算结果进行了比较,具体显示了管状接头柔性分析的意义。     

自升式综合平台的外载计算

本文给出了自升式综合平台的外载估算方法。对大尺度物体的波浪载荷用三种方法进行了计算,在计算中考虑了非线性波的影响和局部修正。本文在给定的设计波参数和海况条件下,对南海北部湾和渤海地区的自升式综合平台(方案)进行了风、浪、流外载计算。计算结果用于平台结构强度、疲劳、稳定性分析和沉块的优化设计。     

海洋平台结构系统可靠性分析

本文研究了对三维模型的导管架平台结构系统可靠性评估方法。在极值载荷条件下，分别以极限冲剪应力及屈曲临界应力作为管节点及杆件的极限强度，采用增量载荷法建立失效模式安全余量方程。同时研究了求取结构系统主要失效模式的自动算法及计算系统失效概率的方法。作为一个算例，运用作者开发的计算机程序，对一固定式导管架平台进行了可靠性分析，验证了本文方法对开展三维模型平台结构系统可靠性评估是可行的。     

赵东油田老平台T型管节点极限承载力弱化规律研究

赵东油田一期建设的导管架平台在长达20年服役期内,长期承受恶劣的海洋环境载荷,将会产生裂纹和腐蚀等缺陷。此类缺陷的出现必然对平台结构,特别是管节点结构的极限承载力产生巨大影响。本文针对赵东油田ODA老平台典型T型管节点结构,通过建立考虑裂纹和腐蚀损伤的管节点非线性有限元模型,研究了管节点上出现的腐蚀和裂纹等损伤对其极限...     

套管加强T型管节点在平面外弯矩作用下极限强度分析

对用套管加强的T型管节点在平面外弯矩作用下的极限强度作了参数化分析。同时将相应的套管以及管节点的几何参数对极限强度的影响进行评估,并且和未加强的T型管节点作了比较。在计算结果中可以得出在管节点的弦管和撑管的连接处用合适的套管加强,可以将管节点在平面外弯矩作用下的极限强度提高到3倍多。     

大型船舶碰撞引起的海洋导管架平台结构损伤分析

主要对某一海洋导管架平台结构受到大吨位起重铺管船的碰撞进行了详细的非线性数值动力模拟。采用非线性弹簧来模拟受损构件的凹陷特性，计算分析了船舶侧向撞击导管架平台结构在不同的碰撞接触时间下的构件损伤情况，与实际结构损伤的检测结果相比较，反演计算分析了船舶以不同的速度与平台发生碰撞，得到了不同的碰撞接触时间和最大撞击力，以及导管架平台结构主要节点的应力、位移时间历程曲线，可以确定受到撞击后导管架平台结构构件和管节点的损伤程度，对提出合理可行的修理加固方案提供了理论依据。     

南海某导管架海洋平台倒塌分析

针对在役老龄导管架平台进行倒塌计算分析,确定极限承载力进而评估老龄导管架的安全裕度。采用非线性有限元方法,考虑平台的波流载荷及桩-土的非线性相互作用,利用SACS软件建立导管架整体三维有限元计算分析模型,并用逐步加载的方式,对南海某导管架平台进行了全过程非线性倒塌分析。计算分析表明,该导管架平台极限强度很高,具有较大的安全裕度;导管架倒塌过程呈逐步破坏形式,先是撑杆屈服,造成局部结构破坏,然后是钢桩发生屈服,降低结构承载力,最后节点逐步失效,造成结构倒塌。揭示了导管架平台结构失效倒塌的机理,给出了倒塌分析的可行方法和步骤。     

第三届全国近海工程学术讨论会论文目录

序号论文名称作者姓名俐筋混凝土平台的非线性有限单元法分析’立管的应力特性及计算方法T型管节点单内环加强强度分析我国海洋平台管节点应力分析的研究工作管状接头的激光散斑应变测量T型管结点在支管荷重作用下管径比对交贯 线上应力分布的形响焊接俐接头在海水中的常幅疲劳试验焊接钢接头在空气中的常幅疲劳试验桩基导管架平台结构一桩一土共同作用的计 算方法及计算机程序关于管节点疲劳寿命估算的断裂力学分析方 法的研究海洋工程中却贝(ch合rpy)冲击试验温度 的确定海洋平台刚架结构的总体稳定性分析浅基础在偏心和倾斜荷载作用下的…     

海洋平台T型管节点相贯焊缝外形尺寸研究

本文采用光弹性试验方法,对不同管径比的T型管节点,沿相贯线不同部位的焊缝结构形式的模型,进行了应力分析。并在测定不同参数的管节点相贯焊缝处应力集中系数的基础上,合理地设计了九种不同参数的T型管节点相贯焊缝的外形尺寸。这对海洋平台管节点抗脆性破坏性能和改善平台管节点相贯焊缝的疲劳寿命有着重要的作用。     

管节点冲剪应力衡准分析

本文着重分析了海洋平台管节点冲剪强度衡准中的许用冲剪应力。根据管节点承载实验所得的结果对美国石油学会建议中的冲剪许用应力标准作了较详细的探讨,分析了误差。对平台结构设计人员正确进行管节点设计,领会规范精神有一定帮助,并为今后平台管节点规范的修订提供了依据。     

TLP平台NODE结构确定性疲劳与疲劳可靠性对比分析

TLP平台的疲劳计算在工程中常采用确定性疲劳计算方法,但是影响结构疲劳的大多数因素都是随机的,确定性的方法很难对这些因素做出客观的描述。因此,本文基于谱疲劳方法,分别采用确定性疲劳和疲劳可靠性对TLP平台NODE结构进行疲劳筛选计算,并对计算结果进行对比分析。结果显示NODE结构局部区域不满足疲劳强度要求,相比于疲劳可靠性,确定性疲劳方法更加保守。     

海上桶基平台基础边界条件的简化方法与结构优化

海上桶型基础平台采用桶型基础这一新型的基础型式,桶基平台在结构强度校核计算和结构优化中必须考虑其有限元分析模型的基础边界条件简化问题。本文提出了桶基平台有限元分析模型中的基础边界条件简化方法,将桶型基础边界简化为位移弹簧边界元,给出了弹簧刚度的计算方法。通过模型试验与本文提出方法的计算结果的比较,证明本文提出的方法是正确的。同时,将本文提出的方法应用于桶基火炬平台的结构优化,表明该方法是实际可行的并且对于桶基平台的结构强度校核计算与结构优化有重要意义。对于桶基火炬平台的结构优化采用了适合离散变量优化求解的遗传算法,优化的结果有效地降低了结构重量,降低了工程造价。