基于ANSYS分析软件的海洋平台局部构造疲劳寿命评估研究

疲劳损伤失效是海洋结构面临的重要问题,而对于裙桩套筒这样的局部复杂结构而言,疲劳寿命评估更为关键。应用ANSYS软件建立了一套海洋平台局部构造疲劳寿命评估流程,通过热点应力外推法,采用疲劳的简化分析方法计算疲劳寿命,并运用该方法验证了某平台裙桩套筒满足疲劳要求。该方法利用了局部结构强度分析的ANSYS应力分析结果,得到的应力幅值更加合理、便利,同时将热点应力外推法融入到疲劳简化分析方法中,具有较高的工程应用价值,可为今后海洋平台其他典型局部构造的疲劳寿命评估提供指导。     

利用ANSYS程序对导管架典型局部构造进行有限元分析的方法探讨

在绥中36-1、文昌13-1/13-2、东方1-1等油气田导管架的吊点、管节点、裙桩套筒等典型局部构造的设计中,我们利用大型有限元分析程序ANSYS 5.6对这些关键部位的构造特性进行了分析,对这些结构的设计提出了改进建议,并在此基础上总结出一套适用于这些典型局部构造的有限元分析实施方法,以指导今后的导管架局部构造分析工作。     

利用ANSYS程序对导管架典型局部构造进行有限元分析的方法探讨

在绥中36-1、文昌13-1/13-2、东方1-1等油气田导管架的吊点、管节点、裙桩套筒等典型局部构造的设计中,我们利用大型有限元分析程序ANSYS 5.6对这些关键部位的构造特性进行了分析,对这些结构的设计提出了改进建议,并在此基础上总结出一套适用于这些典型局部构造的有限元分析实施方法,以指导今后的导管架局部构造分析工作.     

基于SACS的裙桩套筒吊装建模方法可行性分析

导管架吊装一般使用SACS软件建模计算。而裙桩套筒结构复杂,由钢板和导管相互连接组成,所以,裙桩套筒使用ANSYS软件建模计算。此建模方法复杂繁琐,工作效率低。如何利用SACS软件建立裙桩套筒模型提高效率,一直是个难题。本文通过对裙桩套筒的受力分析,简化其力学模型,提出了一种基于SACS的裙桩套筒吊装建模方法;详细阐述了这种方法的具体实现过程,并结合东方13 2气田群开发项目导管架的建造实践进行验证。     

导管架平台的动力分析

介绍了导管架平台有限元动力分析的过程。基于大型通用有限元程序MSC/NASTRAN,对导管架平台结构的动力学特性进行了有限元分析,得到了平台的自由振动特性和结构的动力响应,对导管架平台的设计、建造和安全评估有着一定的参考价值。     

基于实测应变的现役导管架平台疲劳损伤分析

为评估导管架平台剩余疲劳寿命,以南海某现役导管架平台为研究对象,利用电阻应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时程数据,将其乘以应力集中因数可得到节点的热点应力时程数据。采用雨流计数法获得疲劳应力循环幅值和相应循环次数。参照 DNV推荐的管节点S-N曲线,基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,得到热点处的疲劳损伤度,并结合海上实测的时间长度,预测导管架平台的疲劳寿命。由结果可知,评价节点的疲劳强度能够满足平台安全性能要求,且基于监测数据的预测寿命低于设计海况下的寿命。     

柔性管节点对海洋导管架固定平台非线性分析的影响

引入MSL非线性柔性管节点模型,研究了柔性管节点对导管架固定平台非线性分析的影响。首先对单一管节点进行静力加载的非线性分析,研究管节点柔性特征对自身非线性静力分析的直接影响;然后对二维框架结构系统进行静态非线性倒塌分析,研究柔性管节点对结构系统静力非线性分析的影响;最后对某实际三维导管架平台模型进行模态分析及非线性地震时程分析,以研究柔性管节点对平台整体结构系统动态分析的影响。研究表明,考虑柔性管节点进行海洋导管架固定平台非线性分析时,固定平台的局部和整体刚度均得到了显著的降低,进而影响了非线性强度分析结果及平台设计的经济性,因此建议使用MSL公式。     

结构自振周期较大的浅水平台应进行详细疲劳分析

浅水水域的平台一般不会出现管节点疲劳问题 ,在一定条件下可以用简化疲劳分析替代详细疲劳分析 ,平台结构设计规范APIRP 2A对此也有相应的规定。但在对某些自振周期较大的浅水平台进行详细疲劳分析时发现 ,当平台完全符合进行简化疲劳分析条件时 ,个别管节点的疲劳使用期限低于设计要求。由此 ,对浅水平台结构为什么出现疲劳问题进行了探讨 ,并从平台的设计工作水深、自振周期、简化疲劳分析条件和波浪出现概率等方面 ,对某些浅水平台结构具有相对较大自振周期的情况进行了详细分析。若浅水平台结构的自振周期较大、接近于小波浪周期 ,且平台工作在小波浪出现的密集区 ,则容易出现平台结构自振周期接近共振周期的状况 ,使平台结构具有动力响应 ,产生动力放大 ,并引发管节点发生破坏。因此 ,设计此类平台结构时 ,不能用简化疲劳分析方法 ,而要进行详细疲劳分析。     

系泊导管架管节点低温疲劳评估

在低温及环境载荷的综合作用下,极地作业的系泊导管架管节点焊接结构极易发生疲劳破坏,因此加强管节点低温疲劳特性研究具有重要意义。通过有限元软件对系泊导管架进行整体强度分析,并基于结构应力法和组合谱分析方法对飞溅区管节点进行疲劳评估。研究结果表明:在100 a重现期海况下,飞溅区管节点为系泊导管架的危险节点;在室温至-60℃范围,随着温度降低,420 MPa结构钢管节点焊缝疲劳性能有所提升;采用常规主S-N曲线进行低温焊缝疲劳评估存在一定误差; 420 MPa船用钢在低温下具有良好的疲劳性能,可以应用于极地地区海洋结构物建造,同时结构应力法可用于低温焊接结构疲劳强度评估。研究结果可为海洋工程结构的安全评价提供参考。     

单点系泊导管架疲劳分析

介绍单点系泊导管架在环境荷载和系泊船只运动作用下的疲劳分析方法。疲劳分析的重点是由系泊船只运动引起的导管架疲劳 ,因此需要把系泊船只运动引起的非规则循环外力与海流运动的概率分布结合起来进行该导管架的疲劳分析 ,然后把它与波浪荷载引起的疲劳分析叠加起来以得出最终结果