半潜式平台结构疲劳强度分析及延寿评估

发布时间：2017-10-29 08:17

  本文关键词：半潜式平台结构疲劳强度分析及延寿评估

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【摘要】：近年来,随着陆上资源大量消耗,我国加大了海上油气资源的开发力度；然而,海洋平台作为海洋油气资源开发的基础设施在服役过程中面临着诸多问题；其中,疲劳问题一直备受关注,是危及平台安全的主要隐患；此外,平台老龄化问题是近些年出现的,它的出现给平台安全带来了新的挑战。因此,海洋平台疲劳强度及延寿评估方面的研究具有相当的现实意义。 本论文以“南海二号”半潜式平台为研究对象,对半潜式平台的水动力特征、疲劳损伤、疲劳损伤情况下抵抗极端荷载的能力、检测维修方案及维修后的延续寿命进行了研究。首先运用AQWA水动力分析程序,计算了“南海二号”半潜式平台频域范围内的运动响应及水动力分布情况。然后运用ANSYS结构有限元分析程序分析了平台疲劳损伤的分布情况,找出应力热点位置；对应力热点位置的疲劳损伤进行可靠性分析,从而得到各应力热点位置具有一定保证率的疲劳寿命。再根据“金属材料完全非线性疲劳损伤模型”计算了“南海二号”半潜式平台疲劳损伤情况下抵抗极端荷载的能力；并对平台应力热点位置抵抗极端荷载的能力进行可靠性分析,从而得到各应力热点位置具有一定保证率的安全寿命。最后根据“南海二号”半潜式平台疲劳损伤情况和安全寿命制定检测维修方案；依据制定的检测维修方案评估平台经维修后的延续寿命。本论文重点讨论了半潜式平台应力热点位置的疲劳寿命及安全寿命,通过分析应力热点位置的疲劳寿命及安全寿命,对平台服役期间的安全性能进行评估,为合理制定检测维修方案提供依据。 通过分析可得出结论：半潜式平台在常规波浪作用下不发生共振,其垂荡性能较其他自由度运动性能相对较差；半潜式平台立柱基座与撑杆连接位置的疲劳损伤最为严重,为应力热点位置;半潜式平台抵抗极端荷载的能力随服役年限增加而衰减,且越往后衰减幅度越大；经维修后半潜式平台性能得到改善,可相应延长其使用寿命。
【关键词】：半潜式平台 疲劳损伤 安全寿命 维修延寿
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.38;U661.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 海洋油气资源开发背景9-10
• 1.2 半潜式平台的发展历程及我国现状10-11
• 1.3 海洋平台疲劳问题及老龄化问题11-12
• 1.4 海洋平台疲劳损伤及老龄化问题国内外的研究12-14
• 1.5 本论文主要研究内容14-16
• 2 半潜式平台运动响应及水动力分析16-32
• 2.1 波浪理论16-22
• 2.1.1 线性波理论16-18
• 2.1.2 随机波理论18-22
• 2.2 波浪对结构物的作用22-26
• 2.2.1 线性势流理论22-25
• 2.2.2 莫里森方程25-26
• 2.3 半潜式平台的运动响应26-28
• 2.3.1 半潜式平台的水动力模型26
• 2.3.2 半潜式平台的运动响应26-28
• 2.4 半潜式平台的水动力分布28-31
• 2.4.1 静水压力分布28
• 2.4.2 动水压力分布28-31
• 2.5 小结31-32
• 3 半潜式平台疲劳损伤分析32-51
• 3.1 疲劳损伤谱分析方法32-34
• 3.1.1 S-N曲线及Miner疲劳累积损伤准则32-33
• 3.1.2 谱分析方法33-34
• 3.2 疲劳损伤可靠性分析方法34-37
• 3.2.1 结构可靠性原理34-36
• 3.2.2 疲劳损伤可靠性分析36-37
• 3.3 半潜式平台疲劳损伤分布37-44
• 3.3.1 疲劳损伤分析流程37-38
• 3.3.2 有限元模型38-39
• 3.3.3 各频率振幅响应算子39-41
• 3.3.4 年疲劳损伤结果及分布41-44
• 3.4 半潜式平台应力热点疲劳损伤可靠性分析44-49
• 3.4.1 不确定因素“随机变量”44-45
• 3.4.2 应力热点疲劳损伤概率分布45-49
• 3.5 小结49-51
• 4 疲劳损伤情况下半潜式平台抵抗极端荷载的能力分析51-66
• 4.1 疲劳损伤情况下结构抵抗极端荷载的能力51-52
• 4.1.1 金属材料的完全非线性疲劳累积损伤模型51
• 4.1.2 疲劳损伤情况下结构抵抗极端海况作用的能力51-52
• 4.2 半潜式平台疲劳损伤情况下的强度分析52-56
• 4.2.1 半潜式平台疲劳剩余强度分析52-54
• 4.2.2 半潜式平台疲劳损伤情况下的富裕强度分析54-56
• 4.3 半潜式平台抵抗极端荷载能力的可靠性分析56-65
• 4.3.1 半潜式平台应力热点位置抵抗极端荷载能力的可靠性分析56-59
• 4.3.2 半潜式平台应力热点位置抵抗极端荷载能力的历时分析59-61
• 4.3.3 半潜式平台主体结构抵抗极端荷载能力的可靠性分析61-62
• 4.3.4 半潜式平台结构体系抵抗极端荷载能力的可靠性分析62-65
• 4.4 小结65-66
• 5 半潜式平台检测维修方案制定与延寿评估66-74
• 5.1 半潜式平台检测维修方案制定66-71
• 5.1.1 半潜式平台检测位置选择与分组66-68
• 5.1.2 半潜式平台维修决策68-71
• 5.2 半潜式平台维修后的延寿评估71-73
• 5.2.1 半潜式平台维修后的延续寿命71-72
• 5.2.2 半潜式平台维修效应评估72-73
• 5.3 小结73-74
• 6 总结与展望74-77
• 6.1 总结74-75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况80-81
• 致谢81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘刚,郑云龙,赵德有,梁园华,关伟姝,马延德;BINGO9000半潜式钻井平台疲劳强度分析[J];船舶力学;2002年02期

2 金伟良,宋剑,龚顺风,白秉仁;海洋平台受损构件的承载能力与加固分析[J];工程力学;2003年05期

3 徐克薰,俞健,郑文尼;北海亚历山大·基兰德号平台覆没事故及其原因分析[J];机械工程材料;1985年01期

4 马网扣;王志青;张海彬;;深水半潜式钻井平台节点疲劳寿命谱分析研究[J];海洋工程;2008年03期

5 杜百平;李年;马宝钿;朱维斗;;疲劳损伤钢件延寿机理及效果[J];机械强度;2006年01期

6 杨鹏;顾学康;;半潜平台结构疲劳寿命评估方法比较[J];舰船科学技术;2012年08期

7 黄维平;刘超;;极端海洋环境对海洋平台疲劳寿命的影响[J];海洋工程;2012年03期

8 张用德;袁学强;;我国海洋钻井平台发展现状与趋势[J];石油矿场机械;2008年09期

9 王浚璞;艾志久;李旭志;姜巍;;基于SACS的海洋平台疲劳可靠性分析[J];石油矿场机械;2008年09期

10 栾苏;韩成才;王维旭;于兴军;;半潜式海洋钻井平台的发展[J];石油矿场机械;2008年11期

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1 陈团海;老龄平台结构完整性动态评估与风险控制[D];中国石油大学;2011年

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本文编号：1112153