浮式平台钻井系统底座钢结构疲劳分析

以浮式平台钻井系统底座钢结构为研究对象,结合钻井载荷,井架载荷,风、浪、流环境载荷及边界条件等因素建立底座钢结构的ANSYS有限元模型,采用谱分析法对底座整体结构进行疲劳分析。分析、筛选出底座钢结构的疲劳热点,对疲劳热点处的有限元网格进行了局部细化,计算了疲劳热点处的应力响应函数并得到相应的应力谱及各阶谱矩,并根据ABS规范计算出各热点处的疲劳寿命,对计算结果进行了校核并确定了底座钢结构的疲劳寿命。     

基于ANSYS的平台波流载荷下动力分析及疲劳分析

介绍了使用ANSYS有限元软件对平台结构进行静力分析、动力分析和疲劳分析的方法。应用ANSYS软件可以直接对波流载荷作用下的平台进行有限元分析，而且建模简单、计算精度高，可以方便地考虑载荷的随机性。根据ANSYS计算得到的应力，应用管节点的热点应力公式得到平台构件实际的疲劳应力，并使用S-N曲线法计算平台构件的疲劳损伤。对实际的平台进行数值计算，计算出的平台位移最大值和响应周期与现场实际测量值基本一致，这说明计算方法和数学模型是正确的。ANSYS有限元软件可以方便地计算平台结构在波浪、海流载荷下的动力响应和疲劳寿命，是进行平台设计和校核的有效工具。     

随机波浪载荷下基于断裂力学的结构疲劳分析算法研究

应用断裂力学方法进行结构疲劳评估,Paris法则给出了简洁的计算公式,但是对于海洋结构物来说,在随机波浪载荷下的响应是非常复杂的。因此,对于结构疲劳寿命的评估,寻求一种兼顾计算效率、准确度和安全性的计算方法是非常重要的。结构的响应应力是一个随机变量,为了提高计算效率,研究了其等效恒值应力;为了保证计算结果的安全性,探讨了长期波浪分布下应力的加载次序。     

深水半潜式钻井平台典型节点谱疲劳分析

应用辐射／绕射理论计算平台遭受的水动力载荷,将水动力载荷传递给深水半潜式钻井平台总体有限元模型,计算平台的总体结构响应。建立平台典型节点有限元细网格模型,以平台总体结构响应分析结果为基础,确定典型节点模型边界条件,考虑典型节点结构所受水动力载荷和重力栽荷,计算典型节点的热点应力传递函数,用谱疲劳分析方法并依据Miner准则评估平台在中国南海环境条件下典型节点的疲劳寿命。     

基于时域分析法的动态电缆疲劳分析

浮式风电用动态缆的疲劳寿命校核是动态缆设计中的关键步骤,是浮式风电长期安全运行的保证。 本文基于时域疲劳分析法对浮式风电用动态缆的疲劳性能进行校核,总结了动态缆疲劳分析各阶段的理论 方法,根据规范要求对长期海况进行分块处理以减少分析工况,基于雨流计数法对应力时程进行统计计数。 针对动态缆这种多单元结构采用水动力分析软件 Orcaflex中的应力系数法计算各单元的应力,并通过国内 海缆厂应用较多的有限元软件 Uflex计算应力系数。本文的动态缆疲劳校核方法具有一定的工程应用 价值。     

新型高压容器螺纹锁紧密封结构疲劳分析

基于ANSYS WORKBENCH工作平台,采用数值计算方法建立了新型高压容器螺纹锁紧密封结构的有限元模型,并对其静强度和疲劳强度进行分析计算,得到了螺纹锁紧密封结构的应力分布情况。螺纹锁紧密封结构二维和三维有限元模型的应力计算结果表明,随着网格密度的增大,采用二维有限元模型时,峰值应力会急剧增大并出现应力奇异性,而采用三维有限元模型时,螺纹啮合处的峰值应力则趋同,说明采用三维有限元模型有更好的计算稳定性。对设计工况、操作工况、液压试验工况和测试试验工况下的螺纹锁紧密封结构进行了应力分析,结果表明,在设计工况下,螺纹锁紧密封结构的峰值应力最大值出现在容器器壁与螺纹锁紧环的螺纹啮合位置,而密封端盖处的峰值应力是螺纹锁紧密封结构中最小的,通过疲劳分析可知,螺纹锁紧密封结构疲劳强度满足相关要求。     

140MPa压裂泵曲轴疲劳寿命有限元分析

压裂泵曲轴在压裂工况下受到周期性变化的复杂载荷作用,其疲劳寿命分析为设计主要问题。建立140 MPa五缸压裂泵曲轴精细化模型,根据实际受载工况进行约束及载荷分布的合理等效,应用ANSYS软件对曲轴工作周期内多位置工况进行有限元静力分析,得到相应曲轴应力分析结果。采用专业的疲劳分析软件FE-SAFE,通过合理提取曲轴序列静力分析结果确定载荷谱,进行疲劳寿命、疲劳安全系数计算,实现曲轴疲劳寿命定量分析。为压裂泵优化设计提供理论依据。     

异形管板换热器应力分析与评定

通过有限元温度场分析及温度场与应力分析的耦合数值计算,实现了异形管板换热器温度载荷与压力载荷同时作用下的有限元应力计算。采用JB4732—1995《钢制压力容器———分析设计标准》的应力分类及强度评定方法对分析结果进行了评定,实现了在构建异形管板换热器真正实际结构有限元模型下的应力分析与评定。     

140MPa压裂泵液缸强度及寿命预测分析

针对某厂新设计的140 MPa高压压裂泵液缸,用ANSYS/ANSYS FE-SAFE有限元分析软件计算出了静力强度及疲劳寿命分布。计算结果显示,液缸在140 MPa内压工作载荷下产生的最大Von Mises应力为630 MPa,位于缸腔与柱塞腔相贯部位拐角处,内腔平均应力〈350MPa,液缸整体静强度满足要求。但是在循环载荷冲击作用下,相贯部位拐角处疲劳寿命低,疲劳安全系数不够,短时间内会发生破坏。提出增大相贯部位倒圆角半径,采用自增强等强化处理,可提高液缸使用寿命。     

深水半潜式钻井平台冗余强度评估

为评估深水半潜式钻井平台冗余强度,应用SESAM软件,建立了深水半潜式钻井平台破损结构的有限元模型,并依据生存工况计算设计波参数,通过计算获得生存工况下六种波浪载荷。然后再将设计波浪载荷施加到结构模型上,通过结构有限元计算分析获得了总体结构的应力计算结果和应力分布趋势,通过对比完整结构与破损结构的最大应力的变化,对半潜式钻井平台的破损强度进行了评估。     

浮式生产储油轮火炬塔结构的疲劳分析

运用现代疲劳强度理论与方法,对国内一艘在建浮式生产储油轮的火炬塔结构进行疲劳强度校核,并对疲劳分析中所应用的波浪诱导运动长期预报、管节点热点应力和疲劳寿命计算做了介绍。     

海洋导管架平台疲劳问题分析

疲劳破坏是海洋工程结构的一种主要破坏模式。导管架平台受到海洋复杂载荷的作用,由于交变应力的随机性以及材料性能的分散性,结构的疲劳具有随机性和不确定性,因此要从概率的角度进行疲劳可靠性分析。采用ANSYS软件对导管架平台建模,利用S-N曲线模型以及Miner线性损伤理论,对结构的疲劳可靠性进行评估。将整个导管架结构系统简化成串并联模式,应用分枝限界法来寻找系统的主要疲劳失效模式,并对系统的可靠性作出评价,以供工程实际参考。     

非均匀载荷下厚壁套管抗挤强度分析

非均匀地应力下套管柱强度设计须考虑非均匀载荷对其强度的影响，对此国内外众多学者进行了大量研究，并取得许多有益成果。但这些研究主要以径向的非均匀外载为边界载荷，没有考虑套管外壁受非均匀剪切力的作用；其次，对非均匀载荷下套管磨损、残余应力、不圆度和壁厚不均度等缺陷的影响未作考虑。为此，建立了厚壁套管受径向非均匀挤压和周向受非均匀剪切的力学模型，应用弹性力学逆解法进行了求解，分析了非均匀载荷下厚壁套管的应力分布规律。研究表明，非均匀载荷作用下沿最小水平地应力方向、套管的内壁是承载危险区。由此提出了非均匀载荷等效为均匀外挤载荷的方法，给出了含缺陷套管在非均匀载荷下抗挤强度的分析方法。     

热环境下容器开孔接管应力评定及疲劳分析

利用ANSYS建立容器开孔接管三维模型,针对其结构及载荷特点,将容器开孔接管结构离散,采用APDL语言编程对容器开孔接管在内压及热载荷作用下的静态力学行为进行了计算及疲劳分析,给出了应力评定和疲劳结果。计算结果表明,由于接管与筒体相贯处应力集中很大,一次加二次应力程度较高;设备在保温情况下,温度波动对疲劳造成的疲劳影响很小。     

游梁式抽油机曲柄销疲劳可靠性分析

在分析游梁式抽油机曲柄销应力变化规律的基础上 ,用随机抽样方法对曲柄销应力和材料疲劳极限的概率分布进行数字仿真 ,结果表明 ,考虑呈二项分布的扭矩影响后 ,曲柄销等效应力的应力幅和平均应力都服从正态分布。以CYJ10— 3— 5 3HB游梁式抽油机曲柄销为例进行计算 ,得出曲柄销应力和 4 0Cr材料疲劳极限都服从正态分布 ,当曲柄销直径为 10 0mm时 ,疲劳可靠度为 0 9783。基于随机抽样数字仿真技术进行曲柄销疲劳可靠性分析的方法 ,既可用于曲柄销疲劳可靠性校核 ,也可用于曲柄销疲劳可靠性设计     

考虑疲劳失效的海洋平台动态可靠性分析

为了实现海洋结构的全寿命周期管理,将平台寿命周期内的动态疲劳载荷随时间的变异性分为载荷的长期变异性和短期变异性两种趋势.载荷长期变异用泊松模型描述,短期变异用连续平稳随机过程描述.提出了一种海洋平台寿命周期内的环境载荷建模的新方法,并给出了考虑疲劳失效的动态疲劳可靠性的分析方法,实现了平台寿命周期内的动态疲劳可靠度计算.通过对南海某平台的实例分析,验证了该方法的可行性.     

一种基于ANSYS 和 FLUENT 的海洋立管的涡激响应分析方法

目前提出了一种包括CFD流场分析和结构有限元分析的迭代方法用于模拟海洋立管的涡激振动。在迭代过程中,依次对流场和立管进行分析。在分析过程中把直接导致涡激振动的水动力载荷由流场传递到立管,该水动力载荷包括周期性的升力和阻力。然后把立管的振动定义为一个函数,用来描述下一步计算中流场中立管边界的运动。计算过程中,采用FLU-ENT(6.1.22版本)分析流场和ANSYS(8.1版本)计算立管的涡激响应。     

基于CAESAR II的FPSO货油卸载系统管道应力分析

基于管道应力分析软件CAESAR II,以某FPSO项目为例,研究甲板货油卸载系统的分析方法。详细介绍风载、船体加速度、中垂中拱、爆炸阻力载荷等基本工况对管道应力的影响及载荷的计算,分析组合工况法和独立载荷法两种工况设置方法的区别,并根据FPSO在设计操作工况、设计极端工况、爆炸工况的实际运行状态及受载情况,利用组合工况法编制对应的分析工况,进行静力分析和疲劳分析,使管道系统始终处于安全运行状态,为FPSO船体管道的应力分析提供参考。     

深水钻井隔水管-井口系统涡激疲劳详细分析

提出基于威布尔分布的隔水管-井口系统涡激疲劳详细分析方法,根据海洋环境条件的长期统计分布特征,采用随机变量的威布尔分布理论划分涡激疲劳详细分析的工况,得到具有不同超越概率的流剖面。在此基础上,应用涡激振动疲劳分析程序SHEAR7计算各个流剖面对应的涡激疲劳损伤,按照其发生概率折算得出隔水管系统总的疲劳损伤。算例结合南海某油井隔水管系统设计和具体海况参数,给出了上述方法的具体应用。研究表明,采用常规三种单一流剖面计算得到的涡激疲劳寿命分别为1.95年、0.039年和0.012年,而采用基于威布尔分布的涡激疲劳详细分析得到的疲劳寿命约为40年。两种方法相比,由于后者更符合实际的海洋环境条件,预测隔水管-井口涡激疲劳损伤更为合理,从而可以避免过于保守的隔水管钻前设计。推荐涡激疲劳详细分析工况数量为20~28个。