LNG船液舱围护系统安装平台极限状态下的可靠度分析

发布时间：2017-10-14 13:00

  本文关键词：LNG船液舱围护系统安装平台极限状态下的可靠度分析

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【摘要】：LNG船液舱围护系统安装平台是为了将围护系统安装在液货舱内而专门搭设的一种结构复杂、规模宏大的新型轻质脚手架。作为LNG船建造的关键配套工装,安装平台承担着LNG船液舱内部建造工作的支持与保障工作,无论是出于安全性还是经济性的角度,都不允许此类安装平台在实际工作中出现任何事故。由于此类安装平台的自主研发工作在国内方兴未艾,相关设计的可靠性还没有经过系统的科学研究与论证,因此,对安装平台进行极限状态下的可靠度分析具有十分重要的意义。本文以174 000 m3 LNG船为研究对象,借助有限元分析软件,针对安装平台可能出现的两种典型的极限状态,即安装平台正常工作使用时的极限状态以及安装平台结构系统整体临界失稳的极限状态,分别从强度和稳定性这两个角度出发,对安装平台进行可靠度分析。本文的主要内容如下:(1)计算安装平台正常工作时的极限状态下的可靠度。本文在对安装平台建立三维有限元模型的基础上,根据实际工况施加载荷与约束,对其进行强度方面的有限元分析。同时根据结构应力的大小分布情况,确定安装平台在正常工作时所处的最危险工况并以此作为线性静力下的极限状态,分别运用蒙特卡罗法和响应面法,对安装平台正常使用时的极限状态进行可靠度分析;(2)以典型的双排平台结构为分析模型,计算平台结构的极限承载力。首先,通过改进后的特征值屈曲分析,综合考虑恒载和活载的共同作用,预测出屈曲载荷的上限;然后,用弧长法分步施加载荷的方式来追踪结构体系的失效模式,引入“生死”单元来控制局部构件的刚度,排除次要构件失效对整体极限承载力计算的影响;最后,根据支撑腿受到的支座反力,绘制出追踪点处的载荷—位移曲线,确定结构体系的极限承载力;(3)计算安装平台基于极限承载力的可靠度。本文引入了“混合试验法”的思想,将响应面法与非线性有限元分析巧妙的结合起来,来计算结构整体临界失稳极限状态下的可靠度指标。这种方法首先根据响应面法的原理,在中心复合设计试验的基础上,选取有效的试验点;然后再针对不同的试验点分别调用有限元程序,确定相应的随机变量;最后通过回归分析,确定安装平台的极限状态方程。由于这种方法可以大大减少结构体系可靠度分析中所需的样本抽样次数,可靠度分析的效率得到显著提高。
【关键词】：LNG 安装平台 极限状态 可靠度
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.133.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 国内外研究和发展状况14-19
• 1.2.1 液舱围护系统安装平台研究现状14-16
• 1.2.2 极限承载力的研究现状16-17
• 1.2.3 结构可靠度的研究现状17-19
• 1.3 本文研究内容和创新点19-21
• 1.3.1 本文的研究内容19-20
• 1.3.2 本文的创新点20-21
• 第2章 结构的可靠度理论21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 结构可靠度的基本概念21-25
• 2.2.1 极限状态与极限状态函数21-22
• 2.2.2 结构可靠度22-23
• 2.2.3 结构的可靠性指标23-25
• 2.3 结构可靠度分析的实用方法25-30
• 2.3.1 一次二阶矩法25-27
• 2.3.2 蒙特卡罗法27-28
• 2.3.3 响应面法28-30
• 2.4 结构体系的可靠度分析30-33
• 2.4.1 基本概念30
• 2.4.2 结构体系可靠度的上下界30-31
• 2.4.3 结构体系失效概率的计算31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 安装平台线性强度分析及可靠度校核34-54
• 3.1 引言34
• 3.2 LNG液舱围护系统安装平台的静力分析34-43
• 3.2.1 有限元模型建立34-36
• 3.2.2 材料属性的定义36
• 3.2.3 安装平台载荷的计算36-38
• 3.2.4 安装平台的边界条件38-39
• 3.2.5 安装平台计算工况的选取39-41
• 3.2.6 计算结果分析41-43
• 3.3 LNG液舱围护系统安装平台线性可靠度分析在ANSYS上的实现43-52
• 3.3.1 ANSYS软件的介绍及其分析流程43
• 3.3.2 PDS模块关于可靠性求解的方法步骤43-44
• 3.3.3 MSC.PATRAN模型导入ANSYS的方法44-46
• 3.3.4 基于正常使用极限状态的可靠度分析46-52
• 3.4 本章小结52-54
• 第4章 安装平台的极限承载力分析54-73
• 4.1 理论概述54
• 4.2 安装平台极限承载力的有限元分析54-71
• 4.2.1 模型单元的选取54-57
• 4.2.2 计算模型的确定57-59
• 4.2.3 材料的本构关系59
• 4.2.4 构件初始缺陷的模拟59-62
• 4.2.5 极限承载力的计算方法与步骤62-64
• 4.2.6 极限承载力分析的步骤64-71
• 4.3 极限承载力结果分析71-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第5章 基于极限承载力的可靠度分析73-80
• 5.1 结构体系的可靠度73-74
• 5.2 极限承载力统计参数的确定74-78
• 5.2.1 概述74
• 5.2.2 初始实验设计74-76
• 5.2.3 拟合初始响应面76-77
• 5.2.4 初始极限承载力可靠度计算77
• 5.2.5 体系承载力可靠度的迭代计算77-78
• 5.3 本章小结78-80
• 第6章 结论与展望80-82
• 6.1 研究结论80-81
• 6.2 研究展望81-82
• 参考文献82-86
• 攻读研究生期间发表学术论文情况86-87
• 致谢87

【参考文献】

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本文编号：1031160