估算海洋石油钢结构疲劳寿命的损伤力学新方法

基于损伤力学估算海洋石油钢结构疲劳寿命的新方法,首次提出石油大学建立的非线性疲劳损伤数学模型(定名为贾—方疲劳损伤数学模型)。同时,还给出了数学模型中与材料有关的疲劳损伤参数的确定方法;介绍所进行的表面裂纹的疲劳裂纹损伤试验,以及通过试验宏观测量疲劳损伤因子的方法;在试验验证的基础上,给出常幅或随机载荷作用下,估算海洋石油钢结构疲劳全寿命的损伤力学方法及计算公式。     

用风速单参数谱法估算海洋石油钢结构腐蚀疲劳寿命问题的探讨

本文是以断裂力学方法为基础来估算海洋钢结构构件腐蚀疲劳寿命的,其中考虑了各种海况的出现概率以及随机载荷的应力幅、应力比和加载频率对构件疲劳损伤的影响.本文介绍了ASTMA537钢试件在海水介质中的腐蚀疲劳实验,并确定了此种钢材的腐蚀疲劳特性参数.本文还介绍了用风速单参数海浪谱来估算构件在各种海况下的应力谱的方法.最后导出了腐蚀菠劳寿命的估算公式.     

温度循环的疲劳损伤及其寿命估算方法的研究

探讨了变动温度下的高温蠕变断裂寿命的估算和两个固定温度点之间温度循环的疲劳损伤寿命的估算,提出了两种解决温度循环疲劳损伤寿命的损伤力学方法,解决了变动温度所引起的疲劳损伤问题,对于热疲劳损伤的研究具有一定的价值。     

海洋深水立管的疲劳断裂与可靠性评估研究进展

针对海洋深水刚性立管、钢质悬链式立管和柔性立管的疲劳、断裂及可靠性问题,评述了近10年国内外在这方面研究的成果.给出了一些用于深水立管疲劳寿命预测及可靠性评估的实用理论和计算方法,特别是对基于断裂力学和可靠性检测技术而发展起来的缺陷损伤容限、带内部缺陷和表面裂纹的疲劳强度等问题给予了足够的关注.文章最后对导致深水立管疲劳断裂的涡激振动及其抑制方法进行了讨论,并结合我国海洋石油的发展提出了若干建议.     

板结点结构疲劳寿命模糊评判

针对动态载荷作用，对板结点结构进行了有限元分析，得到容易产生疲劳破坏的结构危险点和应力幅值，根据疲劳和模糊的理论，用S－N曲线和模糊综合评判的方法对构件的疲劳寿命进行了估算，不但考虑了随机性对疲劳寿命的影响，而且考虑了模糊对疲劳寿命的影响，使板结点结构疲劳寿命预测结果更加接近实际，还给出了海洋钢结构中典型板结点在动态载荷作用下的疲劳寿命模糊评判。     

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。     

海洋立管全尺寸疲劳试验方法研究及标准化应用

为了定量评价海洋立管产品的疲劳寿命,对海洋立管共振弯曲疲劳试验的力学模型进行理论研究,得到该模型的应力幅和固有频率,为海洋立管全尺寸疲劳试验标准化提供理论依据。同时开发了共振弯曲疲劳试验平台,制订了SY/T 7605—2020《海洋立管全尺寸疲劳试验方法》等2项标准,进一步阐述了该标准的主要技术内容,规范了海洋立管全尺寸疲劳试验装置、试样设计与制备、试验结果处理等方面的具体技术要求。根据标准完成了20多组疲劳寿命测试,结果表明,立管系统的疲劳试验方法及焊接工艺较为合理,有助于提升海洋立管产品的质量。     

海洋石油平台钢结构焊接质量控制与检验方法研究

随着我国海洋石油战略逐步向深水发展,海洋石油平台钢结构形式越来越复杂,对焊接质量的要求越来越高。焊接的质量控制与检验要求更加严格和细化,基于此,作者结合自身工作对平台钢结构焊接质量控制与检验方法进行了分析探讨。     

深水钻井隔水管疲劳试验载荷分析

针对海洋深水钻井隔水管在疲劳试验过程中的加载问题,提出了一种疲劳试验载荷的计算方法.用该方法计算了试样在各种应力幅下进行疲劳试验时的内压数据(轴向载荷),及在偏心块不变状态下加载电机的转速与试样焊缝处交变弯曲应力幅的对应关系(横向载荷).通过与国外权威机构所进行的深水钻井隔水管疲劳试验数据对比.验证了该计算方法的正确性.此方法可作为深水钻井隔水管疲劳试验外载荷的计算依据.     

基于断裂力学的海洋管道焊接接头疲劳寿命计算

在复杂的海洋环境中,海洋管道焊接接头是管道结构中容易发生疲劳失效的薄弱环节,对焊接接头的疲劳寿命进行预先计算和评估关乎整个管道系统的安全性和经济性。应用断裂力学方法分析了海洋管道焊接接头疲劳失效的规律,根据疲劳裂纹形成机理,推导出了疲劳裂纹扩展的萌生阶段、稳定扩展阶段的疲劳寿命数学计算表达式,进而计算出焊接接头的疲劳寿命。以X65海洋管道为例,对其进行了全尺寸疲劳寿命试验,并通过理论公式和试验结果相结合,得到了不同应力水平下海洋管道焊接接头疲劳寿命计算式。通过验证得出公式能够较准确得出疲劳寿命值,且能很好地预测X65海洋管道焊接接头疲劳寿命。为海洋管道焊接接头疲劳寿命判断提供了理论基础,同时为海洋管道焊接接头的检修工程安排提供了时间参考。     

波流激励作用下导管架式升压站疲劳损伤

针对某海上风电升压站导管架平台,采用Miner线性累积损伤准则及雨流计数法理论研究其疲劳损伤.根据该平台图纸建立有限元模型,通过波浪散布图分布情况,计算所有短时海况波流作用下全年范围内不同型式节点的应力时程.借助ANSYS有限元程序计算该平台空间结构型式节点的热点应力幅值.在此基础上,根据规范所推荐S-N曲线数据,评估...     

射孔套管抗挤强度综合因素有限元分析

射孔完井是国内外使用最广泛的完井方法,但是大量的现场实践表明,射孔对套管强度有较严重的影响,所以确定套管射孔后的抗挤强度的变化趋势是合理选择套管的重要依据。利用非线性弹塑性有限元法建立了螺旋布孔的射孔套管强度分析的空间有限元力学模型,该模型可以通过任意改变射孔孔径、孔密、相位角、壁厚、套管尺寸以及不同钢级套管的材料力学特性参数等,对射孔套管抗挤强度进行各种综合因素的有限元力学分析。经分析认为:高钢级或高强度套管能有效提高射孔套管抗挤强度;随着孔径、孔密的增加,套管的抗挤强度降低;相位角在180°时,套管的抗挤强度最低。研究结果为合理地选择套管、延长其使用寿命提供了一定的理论依据。     

基于疲劳寿命模型的压力容器疲劳分析

含缺陷压力容器的疲劳分析是石油化工行业的一个重要课题,通过分析影响裂纹扩展寿命的多个随机因素及使用疲劳寿命模型,讨论了裂纹尺寸的计算方法。考虑压力容器所承受载荷、材料断裂韧度及裂纹尺寸等参数,使用一次二阶矩法和Monte Carlo法,得出了在一定可靠度下的疲劳裂纹扩展寿命,计算了一定使用寿命时结构的失效概率,比较了不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。算例表明,此方法可为含裂纹结构的概率损伤容限评估提供一定的理论依据。     

基于BCALoD的FPSO软刚臂系泊系统疲劳分析

针对软刚臂系泊系统铰节点在服役过程中出现的疲劳损伤问题,提出一种基于原型监测和局部密度双向聚类算法（Bidirectional Clustering Algorithm based on Local Density,BCALoD）的疲劳寿命计算方法。采用BCALoD算法对获得的船体六自由度进行工况分类,运用多体动力学将运动数据转算为受力时程,将其作为铰节点疲劳寿命分析的载荷谱。采用Abaqus软件建立各铰节点有限元模型以计算热点应力,结合Miner线性疲劳累积损伤理论和雨流计数方法计算疲劳寿命。进一步分析评估基于实测数据的铰节点疲劳设计指标,指出该FPSO软刚臂上铰节点的疲劳寿命不足以支持其完成服役,且各铰节点难以统一维护和更换。本研究可为在役软刚臂系泊系统的疲劳寿命计算提供一种新的载荷处理方法,为未来海洋平台的设计提供参考。     

冰区平台的三级疲劳评估

针对冰区平台疲劳危险性评价的需要,提出了建立以初级评估、详细评估和可靠性评估这三级评估方法为核心的冰区平台疲劳分析与评估体系的设想,并重点介绍了初级评估(冰区平台疲劳强度校核的简化方法、单一冰厚法、静力法)、详细评估(时间域法和谱分析法)和可靠性评估的应用流程,还给出了详细评估的一个计算实例,供工程设计参考。     

考虑检修的结构动态疲劳可靠性条件概率模型

条件概率模型是基于检测结果更新结构可靠性及其参数的重要模型,但常规的条件概率模型没有考虑结构可靠性随时间的变化情况。基于裂纹尺寸准则和疲劳寿命准则,在海洋结构物可靠性概率模型更新研究中提出了考虑检修的结构动态疲劳可靠性条件概率模型,为在结构动态疲劳可靠性分析中考虑检修因素的影响提供了一种方法。基于各种检测结果和维修决策,对结构动态疲劳可靠性进行了评估。结合算例阐述了本文提出方法的可行性,验证了检测、维修结果对结构动态疲劳可靠性的影响。     

腐蚀条件下平台桩腿疲劳损伤寿命的预测

介绍了在海水腐蚀环境中海上平台桩腿的疲劳寿命试验 ,得出了桩腿腐蚀试样及光滑试样的S -N曲线及da/dN -ΔK曲线 ,得到了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。根据疲劳与腐蚀两类损伤的综合评价 ,给出了桩腿实际寿命的预测方法。这种预测方法对在役海上平台的安全可靠性评估具有实际参考价值     

连续油管疲劳寿命模型与试验机的发展概述

随着连续油管应用范围的扩展,以及连续油管制造技术和焊缝热处理技术的改进,不断有更高钢级和更大直径的连续油管投入到三高油气田中应用,但这些新材料疲劳模型的测试数据还不完善。对连续油管弯曲低周疲劳损伤过程进行调研及国内外连续油管疲劳寿命预测模型的发展进行分析,发现国内外逐渐考虑缺陷和现场测量数据影响因素来改进疲劳寿命预测模型。疲劳寿命模型的基础数据来源于疲劳试验机的试验数据,使得连续油管疲劳试验装置得到较快的发展,并对国内外的疲劳试验机发展现状进行归纳。目前,连续油管疲劳试验机已经能模拟钻修井各种实际工况下多种载荷下的疲劳,但缺乏对连续油管进行系统和大量样品的试验。连续油管疲劳寿命预测模型具有一定指导性,但不能准确预测现场剩余寿命,还需要进一步的完善和改进疲劳预测模型。     

海底管线疲劳裂纹的寿命分析

从三维介质中任意形状裂纹的分析着手，建立了描述复合型裂纹扩展规律的形变能密度因子准则（Ｅｓ准则），提出了新的Ｚ形裂纹简化分析模型，并对平面复合型疲劳裂纹的扩展轨迹、速率和剩余寿命作了预测和模拟。运用此方法对海底管线疲劳裂纹的寿命进行了分析和评定。该方法对其他工程结构的复合型疲劳裂纹及扩展规律的描述具有普遍适用性。