基于实测的渤海老龄平台冰振疲劳损伤评估方法

针对现有规范缺乏针对海冰引起的结构疲劳损伤的评估方法与建议,基于实测的老龄平台结构冰振响应特征分析结果,在冰厚、冰速、冰向等方面开展数值模拟,建立平台上部振动响应与导管架热点应力间的数学关系,依据安全寿命分析法提出一种基于现场实测的导管架平台冰振疲劳损伤评估方法。选取我国渤海辽东湾Jz20-2海域某导管架平台进行实例分析,针对不同时段的冰振实测数据,采用本方法确定热点应力标准差、循环次数和相应的疲劳损伤,并与谱分析法得到的疲劳损伤进行对比,验证本方法的合理性。     

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...     

基于谱分析法的深水导管架平台疲劳寿命可靠性分析

以200m水深导管架平台为研究对象,采用有限元方法对各疲劳子工况下平台的动力响应进行分析,确定了计算点处的传递函数,并计算出相应的应力谱;根据Miner线性疲劳累积损伤理论及结构可靠性理论对平台的疲劳寿命可靠性进行了分析;对泥面以下6倍桩径处固定的等效桩做法在深水导管架平台动力分析中的适用性进行了分析。对于深水导管架平台,采用泥面以下6倍桩径处固定的等效桩做法存在较大误差,进行动力分析时须采用桩-土耦合模型;波高较小海况下,平台结构应力谱对应于波浪主频率的峰值较小、对应于平台前两阶固有频率的峰值较大,后者是导致平台疲劳破坏的主要原因;导管架过渡段到第三水平层之间节点及泥面处节点的可靠性指标相对较小。     

复杂应力状态下桩腿节点多轴疲劳寿命评估

引入了一种多轴疲劳寿命评估方法,并对该方法的疲劳评估流程进行研究。使用该方法联合热点应力法对国际公开发表的250多个疲劳试验数据进行多轴疲劳寿命预测,验证了该方法多轴疲劳寿命预测的精确度。最后使用该方法成功对自升式平台K型桩腿节点进行了多轴疲劳寿命评估,可为提高桩腿节点疲劳寿命预测的准确性提供有益参考。     

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。     

导管架非节点有限元简化疲劳分析方法

文章以一座已投入使用的导管架平台裙桩套筒的设计为例,详细介绍了复杂非管节点裙装套筒结构的简化疲劳分析方法:首先采用SACS程序对导管架平台在波浪荷载作用下进行结构整体分析,选取简化有限元疲劳分析中所需的荷载工况组、荷载和边界条件,然后应用ALGOR程序建立裙桩套筒的有限元模型,施加荷载和边界条件,并对应力分析输出结果进行后处理得到疲劳分析结果。这种简化疲劳分析方法及其分析结果得到了挪威船级社(DNV)的认可,对导管架平台非管节点,特别是对适度水深和深水导管架的裙桩套筒的疲劳设计具有参考意义。     

海洋平台疲劳寿命预测的简化方法

基于ＡＰＩ推荐的简化疲劳分析设计方法,提出了一组平台疲劳寿命预测的简化模型,可以大大简化疲劳寿命预测的计算工作量,方便工程应用;同时给出一个计算实例,４桩腿小型导管架平台的疲劳寿命及其可靠度的评估,可供工程参考。     

海上风机整体耦合疲劳分析影响参数

利用Python语言开发管节点热点应力集中因子（Stress Concentration Factor,SCF）计算模块、管节点疲劳应力时程计算模块,提出基于整体耦合模型的海上风机疲劳分析方法。以基于NREL 5 MW基础风机与NREL OC4导管架基础结构设计的样本风机为研究对象,开展典型疲劳工况下海上风机整体结构的动力反应分析。基于整体耦合疲劳分析方法,揭示耦合数值仿真模型非稳态初始反应、随机种子以及不同方向风浪作用下环境载荷耦合效应对管节点的疲劳累积损伤的影响,验证了将耦合数值仿真模型应用于海上风机结构疲劳计算的必要性。     

低温环境下海洋平台管节点的断裂力学分析

从冬季导管架海洋平台服役的工程实际出发 ,分析研究了管节点的低温疲劳裂纹扩展速率 ,给出了管节点表面裂纹扩展的主要控制变量应力强度因子的计算公式。经过对比和计算 ,得出了在 -2 5℃低温环境下管节点da/dN -ΔK关系式中材料参数c和m的具体值 ,为冬季海洋平台管节点剩余疲劳寿命的估算和安全性评估提供了依据。     

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Kriging模型抗冰海洋平台管节点疲劳可靠性研究

以渤海冰情和冰荷载现场观测数据为基础,建立JZ20-2NW海域锥体模型冰力谱。同时利用谱分析方法,对该平台进行冰激疲劳分析。并结合冰疲劳环境荷载及冰力谱函数,提出了相对于冰速、冰厚随机冰载的管节点热点应力幅的近似计算方法——Kriging插值方法。结果表明,Kriging插值方法及疲劳可靠性分析方法合理有效。     

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。     

导管架式海洋平台全寿命极限承载力计算研究

对平台在全寿命期内,计及材料腐蚀、疲劳裂纹等结构损伤因素及其随机特性,基于固定式平台结构基底极限抗剪切能力计算方法,发展了一种平台全寿命期极限承载力计算方法。并以一位于墨西哥湾海域处八桩腿导管架平台为例,进行了平台全寿命期内动态承载力计算,同时考虑其随机分布的特性,进行了统计分析,得到平台在每个瞬时服役期内的极限承载力统计量随服役年限的变化规律。     

固定式海洋平台火炬臂结构拖航疲劳分析

为解决传统火炬臂不适用于海上整体拖航工况的问题,针对导管架固定式平台上部火炬臂结构,建立火炬臂整体拖航疲劳分析方法,设计一种适用于海上整体拖航的新型火炬臂连接形式。采用SACS软件建立平台上部组块带火炬臂整体有限元模型,分别对传统火炬臂结构和新型火炬臂结构进行整体拖航工况下的疲劳计算。提出最大疲劳损伤占比指标,从拖航疲劳损伤程度和最大疲劳损伤节点数目两个角度对新型火炬臂进行局部结构优化。结果表明:新型火炬臂斜撑的增设可有效改善火炬臂主弦杆的受力且大幅提高火炬臂的整体刚度,使原拖航疲劳损伤不满足规范要求的构件满足要求,为火炬臂海上整体拖航提供可行的技术和方案。     

海上半潜式钻井平台立柱的腐蚀疲劳寿命计算

本文的目的是通过试件在海水腐蚀环境下有关疲劳特征的一些参数来描述材料的腐蚀疲劳规律。同时,以这些规律为依据,提出一个较为完整可靠的腐蚀疲劳寿命的计算方法,此法直接从随机应力频率谱出发得出应力循环关于应力幅和应力比的两参数计数的计算方法,并通过实验对国标16Mn钢在海水腐蚀环境下与疲劳特征有关的一些参数——疲劳载荷系数、疲劳循环比系数及疲劳频率系数的测定而提出对Paris公式的改进。文章还以Miner线性累积损伤律为依据对在中国南海海况下的半潜式平台立柱的腐蚀疲劳寿命进行了理论预测。     

半潜式平台疲劳损伤分析及延寿评估

采用有限元分析软件ANSYS对“南海二号”半潜式平台进行一体化建模,应用谱分析方法和全概率方法对平台结构的疲劳损伤进行分析,并计算结构的疲劳寿命;根据金属材料的完全非线性疲劳累积损伤模型,分析疲劳损伤构件承受极端荷载的能力;对平台疲劳损伤严重的应力热点区域进行检测维修,研究了节点维修后延续寿命的期望。