基于遗传算法的简易海洋平台的疲劳可靠性优化设计

本文提出了利用损伤力学的非线性疲劳损伤模型，在随机海浪交变荷载作用下，简易海洋平台疲劳可靠性优化设计的遗传算法。计算结果表明了计算模型的可靠性与遗传算法解决结构物疲劳可靠性优化设计的有效性     

张力腿平台关键部位疲劳可靠性分析

为确保深海中张力腿(TLP)平台的安全可靠运行,研究了TLP平台关键部位的疲劳可靠性。首先建立了TLP平台的整体模型,结合中国南海海况,计算了波浪荷载。然后分析了用于平台疲劳可靠性研究的S-N曲线法和断裂力学方法,计算了不同工况下TLP平台的应力响应,确定了疲劳关键部位,建立了关键部位的中间局部模型和精细子模型。最后采用子模型技术,应用S-N曲线法和断裂力学方法对平台关键部位的疲劳可靠性指标进行了计算和分析。结果表明:平台立柱和浮箱连接部位上部角点的疲劳可靠性指标低于下部角点,但可以满足设计要求;应用断裂力学方法计算得到的疲劳可靠性指标与应用S-N曲线法计算得到的疲劳可靠性指标接近,且疲劳可靠性指标的最小值出现在相同的部位,表明分析结果合理,可以为TLP平台的安全评估提供参考。     

基于遗传算法的简易平台的可靠性优化设计

本文以简易独腿平台为对象,探讨遗传算法在结构系统可靠性优化设计中的应用问题.文中介绍了遗传算法的理论基础及工作过程,并将计算结果与原设计结果进行比较,验证了利用遗传算法解决此类问题的有效性,及运用结构可靠性优化方法设计简易平台的合理性.     

基于动态可靠性评估技术的张力腿平台检修规划方法

结合张力腿平台在作业生命周期内的特点,提出一种基于动态可靠性的张力腿平台检修方案,对降低平台检修成本、保障平台服役期间的安全性具有重要意义。文中从数学模型的推导、验证及维修规划的制定三方面进行了研究探讨。首先,分别以Weibull方程和疲劳寿命表示腐蚀和疲劳的作用,提出一种用于评估深海采油平台动态可靠性的数学模型;其次,采用蒙特卡罗法对张力腿平台的关键节点的动态可靠性计算数据进行合理性验证;最后,基于动态可靠性验算结果,结合模糊等级理论制定出张力腿平台的维修规划。结果表明,文中提出的动态可靠性模型符合深水浮式平台的可靠性变化趋势,对于设计寿命为25 a的张力腿平台,通过提出的检修规划方法,对平台的关键节点只需进行5次维修即可保证平台在服役期处于安全状态。     

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。     

基于进化策略的顶张力立管海底井口布置方法研究

顶张力立管(TTR)在使用过程中,由于恶劣的工作环境,由多根立管构成的立管束容易发生立管间的碰撞。碰撞一旦发生将对立管的性能产生严重影响。立管在海底井口的合理布置可以有效地减少立管间碰撞的发生。进化策略(Evolution Strategy,ES)是一种快速可靠的遗传算法。考虑到当前进行端口布置时计算量大、计算时间长的问题,将ES应用于顶张力立管海底端口布置的问题上,采用简化模型进行端口布置优化设计,同时对于立管数目较多时,提出将立管进行分组计算的方法,在保证结果正确性的基础上提高计算的快速性。将计算结果与lingo软件计算结果进行了对比,证实了方法的有效性。     

基于谱分析LNG船典型热点疲劳可靠性分析

研究LNG船在疲劳载荷作用下应力热点的疲劳可靠性。通过整船有限元分析得到不同浪向角规则波中各热点的应力频响函数,用谱分析法确定各热应力点在各短期海况下的应力范围模型,进而通过长期预报,用Weibull分布对各热点应力范围分布模型进行拟合并探讨热点型式和受载特性对参数变化的影响。基于线性累积损伤理论,利用S-N曲线计算各热点的疲劳累积损伤值并建立极限状态方程,评估LNG船舯部典型热点的疲劳可靠性和结构的疲劳安全性。针对不同热点讨论了应力范围长期分布函数—Weibull分布参数的取值对典型热点可靠性指标的影响,并给出典型热点目标可靠性指标和长期应力范围极值之间的关系以用于指导设计和安全性评价。     

基于竞争遗传算法的海洋云平台资源调度模型研究

高质量的海洋自然资源管理离不开数据和信息的支撑。鉴于海洋数据的特殊性，海洋数据处理常涉及长时间序列或大空间范围的处理工作，对于此类密集型计算为主的数据处理，通用型云平台存在效率不高的突出问题。文章在全面分析Hadoop平台原生资源调度算法的基础上，结合海洋数据处理密集型计算的特点，创新性地提出了基于竞争模型的遗传算法任务调度策略(CGA),有效地解决了遗传算法求解速度受初始化种群与种群进化测量影响较大的问题。此外，为加快收敛速度，引入竞争机制，构建基于种群竞争的自适应进化模型。通过实际验证和比对，证明改进后的算法在收敛速度及收敛结果的稳定性上都优于传统算法，有效地改进了海洋云平台资源调度的能力，提升了海洋数据的处理效率。     

混合电解质水溶液相平衡计算的研究

建立了一种混合电解质溶液相平衡计算的混合整数非线性规划模型,并提出用遗传算法求解.首先基于G|bbs自由能最小化原理,通过对液相、固相析出盐种类编码的处理,建立了电解质体系相平衡计算模型,将相平衡计算问题转化为有约束的最优化问题;其次用遗传算法求解,通过对优化变量采取动态边界的可行域编码方法和序贯收敛技术保证了算法的有效实施,可实现固液平衡计算并得到析出的晶体数、盐的种类、固体的量以及液相组成;最后对多种体系进行了计算,结果表明此方法可行有效.     

基于逆高斯退化模型的潮流能水平轴水轮机叶片疲劳可靠性研究

为了对潮流能水平轴水轮机叶片的疲劳可靠性进行研究,选用严格单调的逆高斯过程描述水轮机叶片的疲劳性能退化轨迹.基于20kW水轮机叶片性能退化数据,并根据性能退化理论,建立水轮机叶片逆高斯退化模型.利用极大似然估计法对性能退化模型中的参数进行估计,并根据性能退化模型的可靠度评估方法对叶片的疲劳可靠性进行评估,可实现潮流能水...     

Reliability-Based Optimum Design of a Simple Offshore Platform Based on Genetic Algorithms

In this paper,the problem of reliability-based optimal design of simple offshore platform isstudied,and a nonlinear fatigue damage model based on damage mechanics and genetic algorithms areused in the fatigue reliability optimum design of the structure under stochastic wave load.The fatigue dam-age model and the yield failure reliability analyzing model are used in the paper.The reliability of the mod-els and the effectiveness of genetic algorithm are shown by the results of optimum design.     

基于神经网络优化算法的海洋动态缓波型立管设计

柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂。通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立管分析软件OrcaFlex,在充分考虑环境因素、船体结构、立管材料和线型以及重力块、浮力块、系链等配置参数的情况下,建立缓波型立管系统有限元模型,通过静动态分析验证其满足设定的关于立管构型、张力、弯曲半径,系链张力和FPSO偏移量5个约束条件。结合神经网络优化算法和遗传算法制定出针对文中立管系统的优化算法并通过MATLAB编程将浮力块数量优化至最少,之后基于L-M算法构建神经网络模型,通过迭代训练提升精度,得到最终参数优化结果。通过对比优化前后静动态分析结果可知：优化后浮力块数量大幅减少,立管最大有效张力大幅减小,而悬挂段最低点深度有一定程度的增大,整体构型更趋向于合理的缓波型构型。     

基于谱分析法的深水半潜式平台疲劳强度分析

以某新型深水半潜式钻井平台为分析对象,依据三维绕射理论计算单位波幅下波浪诱导载荷,通过建立三维有限元模型计算完成了热点应力响应。运用热点应力的谱分析法计算得到危险节点的疲劳寿命,并进一步分析了各个短期海况和不同浪向对节点总的疲劳损伤度的贡献。研究结果表明,危险节点的疲劳寿命都满足设计寿命要求;在各种中低海况下,疲劳损伤主要来自于平均跨零周期在6 s附近,有义波高转大的短期海况;平台关键连接部位的疲劳损伤主要是在横浪和斜浪状态下产生的,并且对某单一方向的波浪非常敏感。此研究对该类型平台的连接处结构设计和疲劳分析方法有参考意义。     

陡波形立管涡激振动疲劳损伤参数敏感性分析

基于柔性杆理论和尾流振子模型计算陡波形立管的涡激振动响应;综合使用S-N曲线法、雨流计数法、Palmgren-Miner线性累积疲劳理论对立管涡激振动导致的疲劳损伤进行计算分析.并以MATLAB为平台编写相应计算程序,将本文计算得到的静力分析结果、固有频率和疲劳损伤分别与专业海工计算软件O rcaFlex和已发表文献进...     

基于OrcaFlex的钢悬链立管疲劳损伤预报

涡激振动是钢悬链立管疲劳损伤的重要诱导因素之一,因此涡激振动分析在钢悬链立管设计中占据重要地位。OrcaFlex在海洋工程领域功能强大、应用广泛,能够提供两种涡激振动疲劳损伤预报方法,分别是基于模态叠加法的频域预报方法和基于Iwan-Blevins尾流振子模型的时域预报方法。OrcaFlex的涡激振动时域预报模型只考虑了横流向涡激振动造成的疲劳损伤,基于OrcaFlex的时域预报方法开发了双自由度涡激振动尾流振子模型的接口,考虑了浮式平台运动对钢悬链立管的涡激振动激励作用,实现了钢悬链立管双自由度涡激振动疲劳损伤预报。     

海底管道疲劳寿命预报方法

海底管道悬跨管段在波流联合作用下非常容易发生疲劳破坏.文中通过多项Galerkin方法对海底管跨的涡激振动方程进行求解,获得管跨系统的时域非线性动力响应,分析疲劳裂纹扩展模型MeEvily模型中各个参数对管道疲劳寿命的影响,在此基础上提出管道疲劳寿命预报方法.     

Numerical Study on the Probability of Fatigue Failure of a Semi-Submerged Platform Structure

On the basis of Miner's linear cumulative damage theorem, random variables are introduced to evaluate objectively the fatigue damage of a semi-submerged platform structure and a method is presented to analyze the fatigue reliability of the structure in its design life. The reliability of the method is verified through numerical examples and some conclusions are drawn, which have certain guiding and reference value for design and inspection.     

The influence of wave-current sea states on the reliability estimates of offshore towers

Since offshore towers are high-cost, high-risk structures, reliability analysis is of great importance in their design. This paper presents a possible practical approach to certify a design through selective critical member reliability estimates. After a brief review of current research in this field, the authors outline a procedure for reliability estimation of structural members in extreme stress and fatigue limit states. A spectral approach for the extreme response statistics with stochastic loading is described. The reliabilities are computed by the Level II first-order second moment (advanced) method. The fatigue reliability is estimated with a narrow-banded stress assumption with discrete, but significant sea states within the life of the structure. Two numerical examples, a three shallow water model and a two-dimensional deep water model are presented along with the influences of stochastic variables (sea state, current, tubular member diameter) on reliabilities (extreme stress and fatigue damage).     

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.