导管架海洋平台结构疲劳可靠性分析及风险评估

发布时间：2020-08-18 08:59

【摘要】：海洋平台是海上油气生产和人员生活的基地,具有投资高、风险大并且高新技术密集的特点。海洋环境十分复杂和恶劣,平台结构一旦发生破坏,将直接危及其上人员的生命安全,并造成巨大的经济损失和严重的海洋环境污染以及不良的社会影响,因此,保证海洋平台在服役寿命期间的安全性显得尤为重要。导管架海洋平台是由大直径、厚壁的钢管焊接而成的空间刚架结构,广泛应用于近海油气的开采。管节点是平台结构的主要传力部位,几何形状复杂,在不断变化的波浪载荷作用下,疲劳损伤不断累积,疲劳破坏被认为是导管架结构的一种主要失效模式。影响海洋工程结构疲劳的大多数因素本质上是随机的,因此,从可靠性角度对其进行研究是更加合理的,本文基于海工结构分析设计软件SACS及最新的行业规范,建立了一套应用于导管架海洋平台结构疲劳可靠性分析及风险评估的可行方案。基于SACS疲劳分析模块,对南海某导管架平台进行了疲劳寿命评估。统计分析了疲劳寿命低的节点在平台中的分布情况,获得了一些分布规律,这些规律有助于工程师正确判断平台易发生疲劳损伤的位置,进而做出有针对性的检测。在SACS疲劳分析结果的基础上,考虑疲劳载荷、结构疲劳强度和计算模型的随机性,介绍了两类疲劳可靠性模型—概率S-N曲线模型和概率断裂力学模型的建立过程;对于概率断裂力学模型的校准问题,本文基于优化思想,给出了一种新的校准方法,并采用多组算例验证了该校准方法的计算精度。基于校准后的概率断裂力学模型,考虑检验及维修历史的影响,详细介绍了四种典型的检验及维修事件的余量方程和它们对应的可靠性更新模型的建立过程,推导了以映射变换法为基础的可靠性更新模型的求解公式,通过算例分析了不同检修事件对于节点疲劳可靠性的影响,同时也验证了求解公式和计算程序的有效性。结合疲劳可靠性分析结果,并考虑节点的疲劳失效后果,介绍了导管架平台结构疲劳风险检验技术RBI的相关理论,推导了以映射变换法为基础的长期检验计划模型的计算公式。文中给出了基于SACS软件的RBI技术的实现方案,并基于MATLAB语言,开发了RBI程序,最后采用RBI技术对南海某导管架平台进行了评估。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.38

【参考文献】

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本文编号：2796013