井口平台隔水管快速接头强度分析及破坏模式研究

发布时间：2019-09-16 15:51

【摘要】：隔水管是井口平台的重要组成部分,许多早期建设的井口平台隔水管采用卡簧式快速接头进行机械连接。快速接头作为主要连接构件,其完好程度对结构的强度有重要影响。加之这些早期平台都已进入服役后期阶段甚至已经开始超期服役,对隔水管及快速接头进行强度分析,研究快速接头的损伤破坏形式,对保证井口平台的结构安全具有重要意义。首先,建立了井口平台整体结构模型,比较研究了各种荷载组合工况下的平台受力情况,重点对冰荷载作用下的井口平台进行了强度分析,并进一步对井口平台进行了安全评估,结果表明结构储备强度系数已不满足工程要求,需采取加强、保护措施,建议在冰厚达到25cm时采取破冰措施。根据最危险荷载组合工况,对井口平台隔水管快速接头位置处提取了内力,为快速接头局部分析做了准备。其次,建立了快速接头有限元实体模型,根据井口平台危险荷载作用下所提取的内力,进行了快速接头强度分析。针对建模分析中的难点,重点探讨了合理模拟快速接头各部分之间相互作用的方式；根据实体单元的特点,优化了实体单元施加端部作用力的方式,解决了实体单元无法直接施加弯矩荷载的问题。最后,重点研究了快速接头的破坏模式。结合快速接头结构特点,提出了快速接头损伤破坏的模拟方法,简化了损伤模型,使得损伤形式模拟更简单、直观。进行了快速接头在压力、剪力、弯矩、扭矩单独作用下的受力分析；基于受力分析结果,提出了快速接头可能的损伤破坏形式,建立了典型结构的损伤模型,分析了快速接头损伤对其强度的影响。分析了卡簧裂纹损伤以及卡槽损伤的情况,对于卡槽损伤,比较研究了卡槽完好、损伤25%、损伤50%、完全损坏情况下的接头应力变化,比较了卡槽损伤位置对接头强度的影响。计算结果表明,卡簧裂纹损伤对快速接头整体应力分布几乎无任何影响；卡槽损伤50%时卡簧对接头几乎没有约束作用；卡槽的约束作用主要是由受拉一侧提供。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.43;U674.38

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