海洋平台E36-Z35钢表面疲劳裂纹扩展速率的蒙特卡洛模拟

本文利用蒙特卡洛法模拟分析海洋平台Ｅ３６Ｚ３５钢表面疲劳裂纹扩展速率,并确定了算式中的参数分布规律及相关性。通过计算数据与试验数据的对比分析,表明蒙特卡洛法模拟结果合理、可靠。     

建立海洋平台管节点PSN曲线的贝叶斯方法

针对管节点疲劳试验的小样本特点,探讨了建立ＰＳＮ 曲线的贝叶斯方法。在贝叶斯方法中,ＰＳＮ曲线的统计参数作为随机变量处理,首先根据贝叶斯定理求出参数向量的后验概率密度,然后建立ＰＳＮ曲线的贝叶斯方程,最后再编程计算。算例表明,与传统的ＰＳＮ 曲线相比,贝叶斯ＰＳＮ 曲线更加安全可靠     

老龄半潜式钻井平台节点疲劳裂纹扩展寿命预报

通过结合常规谱疲劳分析方法和裂纹扩展分析方法,给出了一种工程实用的评价老龄平台节点裂纹扩展寿命的方法,并以某一平台为例进行了验证计算。首先,基于谱疲劳分析得到各个节点在过去30年的节点疲劳损伤,然后,对损伤接近或大于1.0的节点进行基于单一曲线模型的裂纹扩展分析,以求得该节点在目前状态下裂纹扩展寿命。结果表明,目标平台计算疲劳热点满足继续使用的要求。此外,针对不同初始裂纹尺寸时的裂纹扩展寿命计算结果表明初始裂纹尺寸对疲劳裂纹扩展寿命影响很大。     

深海管道钢的腐蚀疲劳裂纹扩展特性试验研究

采用侧壁开槽型CT试样,分别在空气和3.5%NaCl溶液中进行腐蚀疲劳裂纹扩展试验,研究海底管道用钢X65在海水腐蚀环境下的腐蚀疲劳裂纹扩展特性。为保证试样既能满足腐蚀疲劳试验机的夹具要求,又可控制裂纹沿直线方向扩展,采用侧壁开槽技术对CT试样进行改进;利用有限元软件ABAQUS,建立三维模型,验证了对于侧壁开槽型CT试样,可以采用ASTM标准推荐的应力强度因子表达式对改进后CT试样开展数值计算。利用YYF-50腐蚀疲劳试验装置开展试验,试验结果表明:和惰性环境相比,腐蚀环境不仅会加速X65钢的裂纹扩展速率,还会降低腐蚀疲劳体系下裂纹扩展的门槛值;在腐蚀体系下存在裂纹扩展的稳定阶段,可采用Paris公式对其腐蚀疲劳裂纹扩展速率进行预测。     

具有裂纹损伤桩腿的海洋石油平台有限元分析

采用有限元分析方法和断裂力学方法,将含裂纹构件的裂纹以线弹簧处理,建立了带有裂纹损伤桩腿的等效梁和管单元的单元刚度矩阵的计算方法。对检验方法的正确性,使用该方法对几种损伤构件进行了强度计算,并与有限元细化网格计算结果和实验结果进行比较,最后将等效单元计算程序接入大型有限元程序ＳｕｐｅｒＳＡＰ,对受损后的平台整体结构进行了应力计算和强度分析。     

海洋平台结构的最新研究进展 第9届ISOPE大会报告综述

分9个专题对第9届ISOPE大会报告有关海洋平台结构的最新研究动态进行了评述和总结,并结合我国海洋石油工业的发展现状提出了一些建议,供我国产业部门和有关高校与研究机构参考。     

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。     

管节点与船舶甲板结构中疲劳裂纹扩展方向的研究

线性断裂力学中研究裂纹的扩展通常用应力强度因子的断裂准则，但是对复合型裂纹，应力强度因子理论就发生了困难。本文用光弹性方法求得裂纹前缘的应力强度因子，然后用应变能密度因子理论研究了船舶大开口舱口角隅处疲劳裂纹和Ｔ型管节点热点处表面裂纹的扩展规律和方向，得到较好的结果     

极端海洋环境对海洋平台疲劳寿命的影响

基于渤海和南海的海洋平台设计环境条件,分析了近年来我国近海极端海洋环境条件的发生规律及其对海洋平台疲劳设计条件的冲击。采用Miner’s线性累积疲劳损伤准则和疲劳可靠性理论,研究了极端海况引起的疲劳损伤对海洋平台疲劳寿命的影响,提出了考虑极端海洋环境条件的海洋平台疲劳设计方法。研究表明,由于近年来全球气候变换带来的极端气象条件频发,导致海洋工程结构经历传统意义上的多年一遇海洋环境条件的概率大大增加,使得现行的海洋平台疲劳设计条件偏离了实际的海洋环境条件。数值算例表明,极端海况引起的疲劳损伤在总的疲劳损伤的比例大大增加,甚至成为疲劳损伤的主要部分。因此,这些极端海况引起的疲劳损伤对结构疲劳寿命的影响不容忽略,考虑极端海洋环境条件的海洋平台疲劳设计符合近年来的灾害性海况频发的现状。     

平台钢焊接接头在海洋中的腐蚀疲劳研究

随着近海石油开采事业的迅猛发展,我国已自行设计和建造了许多固定式导管架钢结构海上平台,它们在海洋环境中承受着波浪引起的交变载荷作用,与惰性环境中承受交变载荷条件下得到的疲劳结果相比,交变载荷与侵蚀性环境的联合作用往往导致疲劳性能显著下降。这种损伤可能是疲劳开裂和腐蚀性破坏的简单叠加,也可能是这两者之间某些更为复杂的协同交互作用的结果(贾斯克,1989)。钢结构海上平台是由钢构件(如钢管、钢板、角钢等)焊接而成,海水腐蚀疲劳裂缝大都产生于焊缝区的焊趾处,该部位存在焊接残余应力,以及焊接缺陷和儿何缺陷,形成应力集中。本文通过对海上平台用钢板在空气中、海水中和海水中有阴极保护三种条件下腐蚀疲劳性能的研究,探讨了钢材在海上平台不同部位、不同保护状况下的腐蚀疲劳寿命,为海上采油平台设计与选择提供了理论依据。     

极端荷载作用下海洋导管架平台体系可靠度分析

采用非线性倒塌分析方法，考虑桩－土－结构的非线性相互作用，研究了导管架平台在极端荷载作用下承载能力的计算模型，分析了平台结构体系在极端荷载作用下的全倒塌全过程，在此基础上，结合蒙特卡洛法，提出了海洋导管架平台结构的体系可靠度计算方法。最后对工程实例－涠11－4C海洋平台的结构进行了体系可靠性分析，并对比分析了不同的荷载效应计算公式对计算经的影响，研究表明计算经满足工程设计要求，便于工程应用。     

Response-based method for determining the extreme behaviour of floating offshore platforms

The accurate prediction of extreme excursion and mooring force of floating offshore structures due to multi-variete environmental conditions which requires the joint probability analysis of environmental conditions for the worst case situation is still impractical as the processing of large amount of met-ocean data is required. On the other hand, the simplified multiple design criteria (e.g. the N-year wave with associated winds and currents) recommended by API known as traditional method does lead neither to the N-year platform response nor to the N-year mooring force. Therefore, in order to reduce the level of conservatism as well as uncertainties involved in the traditional method the response-based method can be used as a reliable alternative approach. In this paper this method is described. In order to perform the calculations faster using large databases of sea states, Artificial Neural Networks (ANN) is designed and employed. In the paper the response-based method is applied to a 200,000 tdw FPSO and the results are discussed.     

海洋平台结构形状与拓扑优化设计

以实际环境荷载作用下的实际海洋导管架平台结构为对象，研究了海洋平台结构在风，流，海冰等多荷载模式和多荷载工况下的优化设计的理论方法和应用技术，建立了结构尺寸优化，形状优化和拓扑优化问题的统一模型。计算结果反映出形状优化比尺寸优化所得设计更优，而拓扑优化的设计效果最好。不同的荷载工况对应的最优拓扑形式不同，因此在实际设计中应考虑实际的荷载工况，选取不同的拓扑形式。     

基于风浪联合概率模型的海洋平台结构系统可靠度分析

基于多变量极值理论的联合概率模型,根据BZ28—1油田一年多的风浪同步观测资料统计得到风浪联合概率分布及其参数,讨论了海洋平台结构系统可靠度分析的等效荷载方法,在此基础上分析了JZ20—2MUQ平台结构的系统可靠度,并与不考虑风浪相关性影响的JZ20—2MUQ平台结构的系统可靠度比较,得到了风浪相关性对系统可靠度的影响情况。     

A Global Refiability Assessment Method on Aging Offshore Platforms with Corrosion and Cracks

Corrosion and fatigue cracks are major threats to the structural integrity of aging offshore platforms.For the rational estimation of the safety levels of aging platforms,a global reliability assessment approach for aging offshore platforms with corrosion and fatigue cracks is presented in this paper.The base shear capacity is taken as the global ultimate strength of the offshore plaffoms,it is modeled as a random process that decreases with time in the presence of corrosion and fatigue crack propagation.And the corrosion and fatigue crack growth rates in the main members and key joints are modeled as random variables.A simulation method of the extreme wave loads which are applied to the structures of offshore platforms is proposed too.Furthermore,the statistics of global base shear capacity and extreme wave loads are obtained by Monte Carlo simulation method.On the basis of the limit state equation of global failure mode,the instantaneous reliability and time dependent reliability assessment methods are both presented in this paper.Finally the instantaueous reliability index and time dependent failure probability of a jacket platform are estimated with different ages in the demonstration example.     

A Global Reliability Assessment Method on Aging Offshore Platforms with Corrosion and Cracks

Corrosion and fatigue cracks are major threats to the structural integrity of aging offshore platforms. For the rational estimation of the safety levels of aging platforms, a global reliability assessment approach for aging offshore platforms with corrosion and fatigue cracks is presented in this paper. The base shear capacity is taken as the global ultimate strength of the offshore platforms. It is modeled as a random process that decreases with time in the presence of corrosion and fatigue crack propagati...     

海洋平台优化设计的研究进展

结构优化是结构设计理论的重要发展,随着“十五”渤海大油田勘探开发战略的实施,结构优化技术将在新型抗冰振平台设计中发挥重要作用。从静力优化设计、动力优化设计、基于可靠度优化设计、全寿命优化设计四个方面论述了海洋平台结构优化设计的研究现状,并展望了海洋平台优化设计的研究前景。     

基于固有频率的海洋平台损伤检测方法的改进

针对海洋平台损伤检测方法中需要未损伤模型参数的不便,提出了一种相对频率变化量的方法。对不同类型构件的损伤及同一类型构件在不同位置损伤的情况,进行结构模态分析,研究平台结构的固有频率对损伤、损伤位置和损伤程度的敏感性,以及平台质量变化对频率的影响。利用两次测量的相对频率变化量,可以发现损伤的存在,并进行损伤的初步定位。