基于并行计算的海洋平台谱分析疲劳筛选技术研究

为了得到海洋平台疲劳失效风险最大的焊接区域,提出了以有限元网格单元应力为基础的谱分析筛选方法,并开发了程序。程序采用并行计算架构,单次完成数万个单元的累积损伤度/疲劳寿命计算,并通过有限元软件以云图方式显示疲劳寿命。采用该程序计算双浮筒半潜式平台的疲劳寿命。结果表明,该型平台疲劳失效风险较高的区域为立柱与上壳体下浮体连接对角线转角区域、浮筒中纵舱壁与立柱连接区域。并行计算方法的引入,大大缩减疲劳损伤度计算的分析时间,采用22核心的CPU,时间缩短为原来的1/18.5,17小时完成全平台外壳单元谱分析计算。     

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。     

岬湾海滩剖面中长期变化特征及其控制因素——以青岛石老人海滩为例

了解海滩剖面变化可以更好地理解海滩动态过程。利用2007年5月~2014年12月近8 a青岛石老人海滩剖面的实测资料,计算剖面各段单宽体积变化量及后滨宽度,结合交叉小波和小波相干分析方法,探讨海滩剖面中长期淤蚀变化特征及其控制因素。结果表明,近8 a来海滩剖面表现为侵蚀状态,不同岸段侵蚀程度不同。剖面1岸段侵蚀明显,剖面2和剖面3岸段轻微侵蚀。剖面的变化过程可划分为平稳期、剧变期和微调期3个时期。各时期剖面的季节性变化较复杂,平稳期具冬蚀夏淤的交替变化特征,整体淤蚀量较小;剧变期剖面呈阶段性蚀退,变化幅度相对较大,微调期剖面可能仍处于剧变期的恢复阶段,季节性变化不明显。剧变期和微调期的小波交叉谱和相干谱分析显示,波浪和前滨单宽体积相干性较好,尤其当大于2 m的波高达到10%以上,海滩地形可以和波高变化产生同周期的变化。因此波高变化基本控制了剖面的季节变化。而海滩长周期变化主要受控于风暴潮作用及其漫长的恢复期,沿岸输沙和海平面变化则一定程度上导致了剖面长期侵蚀格局的形成。     

奇异谱分析方法在夏季降雨预测中的应用

运用奇异谱分析方法对石家庄市83年降水进行了统计分析，结果表明：石家庄市近百年夏季降水的趋势变化不太显著，主要以波动变化为主，主振荡周期分别为5－6年、10年左右及30－40年左右的长周期变化，各重建分量振幅、位相具有明显的年代际变化。利用重建分量进行降水趋势预测，1998－2001年试报表明，效果较好。     

锈蚀钢筋在疲劳荷载作用下压磁场分布研究

针对锈蚀钢筋的疲劳损伤与寿命评估中的难度大、精度低等问题,引入压磁检测技术,对锈蚀钢筋疲劳过程中的压磁场分布进行检测,从宏观与微观相结合的角度分析压磁场分布与疲劳损伤之间的联系。试验结果表明,锈蚀钢筋的压磁场分布能够反映疲劳损伤的演变规律,疲劳后期非线性特征加剧,锈蚀率及应力幅越大则变化越为明显,磁感强度值、磁场分布梯度、"反转"现象等均有助于进行疲劳损伤评价与寿命预测。研究结果可为压磁无损检测技术在钢筋混凝土结构中的应用提供依据。     

潜艇疲劳载荷的概率模型

探讨了建立潜艇疲劳载荷概率模型的方法，引入了正态分布和两参数威布尔分布两种概率模型。两参数威布尔分布较适合于用来描述潜艇下潜深度分布的概率特征。可根据潜艇的设计参数、任务及航行区域等因素来选取最可能的分布形式获得潜深分布密度函数。潜艇疲劳热点部位的应力(应变)幅值分布，可由应力(应变)和潜深的关系通过相应的变换得到。     

随机载荷下的疲劳损伤计算公式

本文推导了随机载荷下的疲劳损伤计算公式。数值计算结果表明：Ｐ．Ｈ．Ｗｉｒｓｃｈｉｎｇ给出的公式在宽带情况下与实际情况不符；Ｇ．Ｃｈａｕｄｈｕｒｙ给出的公式在窄带情况下与实际不符；本文绘出的公式不仅适合于窄带，也适合于具有各种不同带宽的宽带随机载荷。     

土体疲劳对打桩分析的影响

在动力沉桩过程中,桩长时间连续运动导致桩侧土体强度的降低,使土体产生疲劳效应。结合一维应力波动理论,桩土相互作用模型和土体疲劳的不同计算方法,编制计算软件,对渤海某油田采油平台的桩基工程进行打桩分析,预测沉桩过程所需的锤击数、桩周土静阻力以及桩的极限承载力。比较不同的桩侧土体疲劳计算模式的分析结果,并用工程实测数据验证计算值。为工程设计和施工提供参考。     

钢筋混凝土疲劳性能的非线性有限单元法分析

为分析海洋混凝土结构在波浪及海流等荷载作用下的疲劳特性,基于试验结果分析,我们建议了一个用弹塑性增量变刚度法分段跟踪疲劳应力-应变关系曲线及应力循环次数与疲劳应变关系曲线相结合的非线性有限元分析法。混凝土的本构模型采用内时损伤模型。该分析方法的特点是利用较少的机时,就可分析得出结构经过任一疲劳次数(包括上百万次)高周疲劳全过程后的应力、应变状态。这在国内外尚属少见,从而为海洋混凝土结构疲劳特性的有限元分析及用分析法部分代替冗长、昂贵的疲劳试验提供了条件。为验证分析方法的可靠性,我们对海洋平台中经常遇到的钢筋混凝土板的疲劳特性进行了分析,所得计算结果与试验结果符合较好,证明了本文所建议方法的可行性。