深水铺管船托管架疲劳分析及动态监测点选取研究

作为S型铺管作业的关键性装备,托管架长期承受着交变载荷的作用,随着海洋开发向超深水发展,结构疲劳破坏问题不容忽视。采用疲劳谱分析的方法并结合线性累积损伤理论,对托管架结构频域下的变形进行了分析,计算了正常海况下和极端海况下托管架疲劳损伤度并对疲劳寿命进行了评估。研究发现托管架在正常海况下作业符合安全要求,在极端海况下局部结构会受到破坏。并从托管架结构安全监测角度,筛选了结构疲劳分析关键点位,为监测点位的选取提供了依据。     

ZP-1型钻杆疲劳试验台

简述了ＺＰ－１型钻杆疲劳试验台的试验原理、主要技术性能参数和设计指导思想，并着重介绍了试验台机械传动系统和加载系统的组成、设计要点及试验台的试验情况。     

Ice-Induced Fatigue Analysis by Spectral Approach for Offshore Jacket Platforms with Ice-Breaking Cones

The spectral methods and ice-induced fatigue analysis are discussed based on Miner's linear cumulative fatigue hypothesis and S-N curve data.According to the long-term data of full-scale tests on the platforms in the Bohai Sea,the ice force spectrum of conical structures and the fatigue environmental model are established.Moreover,the finite element model of JZ20-2MSW platform,an example of ice-induced fatigue analysis,is built with ANSYS software.The mode analysis and dynamic analysis in frequency domain under all kinds of ice fatigue work conditions are carried on,and the fatigue life of the structure is estimated in detail.The methods in this paper can be helpful in ice-induced fatigue analysis of ice-resistant platforms.     

基于可靠性的海洋立管疲劳安全系数研究

综合考虑了立管疲劳安全系数取值的相关因素——立管的安全等级、设计寿命、检验周期、载荷和损伤计算方法等的不确定性,提出了基于可靠度的疲劳安全系数确定方法,筛选了用于计算波致疲劳和VIV(涡激振动)疲劳的随机变量,给出了立管波致疲劳与VIV疲劳安全系数的计算流程,并以某SCR(钢悬链线立管)为例进行了安全系数计算。结果表明,该方法的计算结果优于传统的安全系数确定方法,尤其适合于特殊工程方案或新颖设计的立管疲劳校核。     

循环荷载特征对焊接工字形钢支撑低周疲劳性能的影响

通过14根铰支焊接工字形支撑在不同特征的循环轴向位移荷载下的低周疲劳试验，研究了循环轴向位移荷载的位移幅值、平均位移幅值及加载次序等因素对钢支撑低周疲劳及耗能性能的影响。研究发现，对称循环荷载中幅值越小，支撑翼缘局部屈曲发展越晚，其耗能及承载力退化也越平缓。文中提出了支撑在幅值6δ≤Δδ≤12δy的对称循环荷载下的疲劳寿命经验公式。试验表明，循环荷载的位移幅值是支撑疲劳损伤及耗能退化的最主要影响因素，过载峰效应及适当的平均压位移幅值改善了钢支撑低周疲劳及耗能性能。     

冰激直立腿海洋平台疲劳寿命分析

由于渤海特殊环境条件与油藏分布决定了该海域导管架油气平台属于典型的柔性抗冰结构。多年现场观测发现,该类结构存在显著的冰激振动现象。冰振不仅能激起较大的甲板加速度响应,还会引起明显的导管架管节点交变应力。在结构设计与安全保障中进行疲劳分析及寿命估计是必要的。对于直立腿抗冰结构,精确的冰激疲劳寿命计算方法还不成熟。基于多年的现场监测,首先分析了冰与直立腿抗冰结构相互作用过程;其次,提出了冰激直立腿平台的疲劳寿命分析流程;最后,选取渤海某典型直立腿平台,利用ANSYS数值模拟,对比了稳态冰力和随机冰力下结构的疲劳损伤,进而计算出疲劳寿命。本研究为寒区柔性结构抗冰设计与安全保障提供了理论基础。     

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。     

新型深水系缆非线性动力特性研究进展

随着海洋油气资源开采逐渐向深海发展,新型绷紧式系泊系统正替代传统悬链式系泊系统广泛应用于深水平台的系泊中.作为一种采用合成纤维材料系缆的新型系泊系统,系缆复杂的力学特性是其工程应用需要首先认识并解决的关键技术问题.介绍了在复杂海洋环境条件下合成纤维系缆的非线性动力特性,包括动刚度、绷紧-松弛、蠕变、应力松弛以及疲劳破坏等特性,总结和评述了针对这些特性开展的国内外相关研究,也对今后需要继续深化的研究进行了展望,以期为国内在此方向开展的数值模拟和实验研究提供重要参考.     

连续管疲劳寿命预测

连续管在拉伸力作用下易疲劳,影响使用寿命。在对其弯曲拉应力、径向应力、周向应力以及等效应力分析的基础上,建立了连续管疲劳寿命预测模型,并在预测计算的基础上,通过分析对比连续管内部液体压力、连续管外径、连续管壁厚、卷筒直径以及连续管抗拉强度等因素对连续管疲劳寿命的影响,提出了提高连续管使用寿命的实用方法。     

岩石疲劳损伤模型的参数估计方法研究

岩石是一种非均质的复杂地质材料,其疲劳损伤演化具有明显的3阶段发展规律。倒S型非线性疲劳累积损伤模型可以很好地描述这一规律。应用倒S型模型开展损伤计算和疲劳寿命分析的先决条件是确定出不同应力水平下的模型参数,而运用Levenberg-Marquardt法进行倒S型曲线拟合的结果表明,不用任何优化方法而随意选取参数初始值时迭代收敛到最优解的概率很低。因此,提出运用有限组合法估算初始值,即在参数可行域中均匀布点,以这些点为起始点分别实施一次Levenberg-Marquardt优化计算,取残差平方和最小的一组参数作为第2次Levenberg-Marquardt拟合计算的初始值。试验结果表明,以有限组合法估算参数初始值,Levenberg-Marquardt迭代计算总能收敛到最优解。