半潜式平台完全时域耦合运动分析

采用三维频域GREEN函数法计算浮体的水动力特性,并运用非线性有限元法对系泊缆索进行模拟,通过完全时域耦合方法求解整个系泊系统的时域控制方程,得到半潜式平台系统的运动响应和系泊缆索的张力变化情况,并对这些响应结果的波频和低频成分进行了分离,讨论了各频率响应成分对平台系统运动的贡献。     

新型深水系泊系统非线性循环动力分析

深水绷紧式系泊系统以合成纤维材料系缆作为主体系缆,由于系缆复杂的力学特性以及绷紧式系泊方式的特点,在设计、分析和工程应用中会带来新的有待深入认识的问题。以一系泊浮体的动力响应分析为例,考察了循环载荷作用下纤维系缆的动刚度特性,比较了悬链式系泊与绷紧式系泊动力响应的特点。分析表明,绷紧式系泊具有优良的系泊性能,但同时会发生复杂的张力响应。这些认识对于绷紧式系泊系统的研发和工程应用具有重要的参考价值。     

船体可靠性评估

为了研究不同结构船体的寿命和使用时可靠度的关系,提出了一种基于试验的可靠度估计方法.针对不同结构船体寿命服从Weibull分布,在无失效数据情形下、置信度至少为γ和寿命为t时,根据船体寿命试验数据,给出了可靠度的单侧置信下限.该方法是在Weibull分布形状参数下限已知的情况下,能将所有的无失效寿命数据进行累加,大大提高了可靠性分析的精度.最后,对钢结构、钛合金结构、铝合金结构的船体,在寿命为t月、置信度至少为γ时,计算了3种结构船体的可靠度单侧置信下限.结果表明该方法易于计算,便于工程应用.     

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.     

海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法

海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确。针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题,进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导,求解了稳态温度和应力分布,首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解,并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力。采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力（Max Stress）准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效,基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷。温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著。不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势,增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数,选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异。热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大,管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强。     

基于循环孔洞扩张模型的X型圆管节点超低周疲劳寿命预测

海洋工程钢结构在服役过程中,受风、浪、流或地震等极端循环载荷的影响,易发生超低周疲劳断裂破坏,造成人员伤亡及财产损失,因此超低周疲劳断裂分析及寿命预测对于海工结构安全性评估至关重要。然而,现阶段基于累积损伤理论提出的多种超低周疲劳寿命预测模型无法对多尺度节点实现统一预测,造成了实际工程应用的不便。因此文中基于循环孔洞扩张模型开展X型圆管节点超低周疲劳寿命预测。首先,开发了基于循环孔洞扩张模型的VUSDFLD程序,实现ABAQUS与FORTRAN子程序联合应用,利用有限元分析验证循环孔洞扩张模型在X型圆管节点超低周疲劳断裂分析中的有效性;其次,根据多组X型圆管节点超低周疲劳断裂有限元分析结果,在宏观层面提出了一种基于Manson-Coffin公式的超低周疲劳寿命预测公式;最后,依据Miner理论,将适用于等幅加载的超低周疲劳寿命公式扩展至变幅加载情况,验证了多种节点尺寸下超低周疲劳公式的适用性,为工程应用提供了理论依据。     

生命线工程系统中运行设施元件可靠性的分析研究

本文研究了生命线工程系统中运行设施的元件破坏状态和可靠性分析方法，给出元件的破坏状态分级标准、判断准则和元件可靠度的计算方法，这对建立一个实用的生命线工程抗震能力分析的专家系统是十分有意义的。     

震害预测的地理学研究

强震引起的破坏主要归因于地面振动、地震断层和地基失效等三因素。它们都与浅，表地质体的结构构造密切相关，亦即，主要受控于第四纪地层。由于第四系的形成在很大程度上受外营力的影响，因此，震害理应具有区域性的特征，而地理学的研究在震害预测中也应占有重要的地位。本文以华南沿海地区为例，通过历史地震的震害研究来说明这一问题，并讨论有关的研究内容。     

新型张力腿式储油处理平台的动力响应分析

针对目前小油田早期生产中存在的不足,提出一种适用于浅水海域的新型张力腿式储油处理平台,该平台主要由储油箱、浮箱、吸力桩、系泊链和甲板结构构成,具备原油处理和储存功能。应用非线性时域耦合分析法,研究了有义波高、平均波周期、水深对该平台的运动响应和系泊链张力的影响。计算结果表明,波高对平台动力响应有较大影响,有义波高每增加0.4 m,平台水平位移相应增加0.408 m,而系泊链力随有义波高的增加呈准线性增大;波周期对平台水平运动影响显著,平均波周期从6.5 s逐级变化至8.5 s时,最大水平位移自3.760 m渐增至5.467 m,而波周期对系泊链力影响较小,变化率一般小于10%;该新型平台对水深大于20 m的浅水海域有良好的动力特性,而对水深小于20 m的海域却表现异常。因此,该新型张力腿式平台能满足水深不小于20 m浅海区的油田早期生产需要。     

点蚀损伤下桩基式平台腿柱轴压极限承载力研究

采用圆柱体点蚀损伤模型,建立含细观尺度点蚀损伤的桩基式平台腿柱多尺度精细化数值模型,研究壁厚损伤度、点蚀损伤强度以及点蚀体积损伤强度影响平台腿柱轴压极限承载力的规律。研究结果表明,壁厚损伤度及点蚀损伤强度明显削弱平台腿柱的极限强度,且随点蚀损伤强度增大壁厚损伤度的影响加剧;点蚀体积损伤强度由于综合考虑了壁厚损伤度和点蚀损伤强度的耦合因素,相比于独立考虑后两者,其更能合理地描述点蚀损伤对平台腿柱极限强度的影响,故点蚀体积损伤强度体现了点蚀损伤的关键特征。本方法不仅适用于研究点蚀损伤构件的极限承载力,其所提出的点蚀损伤模型的构建方法,可拓展于研究受点蚀损伤的整体平台结构的极限承载力,且确定点蚀体积损伤强度为描述点蚀损伤特征的关键参数后,有望将其用于修正点蚀损伤平台腿柱的承载力设计公式。