海洋平台疲劳裂纹扩展评估技术研究
发布时间：2022-07-19 14:34
海洋油气资源长期以来都依赖海洋平台进行勘探及开发,从最初的海上平台至今,已发展出多种形式的海洋工作单元。我国至今服役最多的平台形式为导管架平台和半潜式平台,且多数超过服役年限或存在缺陷,其疲劳问题进一步成为继续拓展边界效益和延长服役年限的障碍,因此针对此类平台,后续疲劳问题应该引起关注。近年疲劳评估的方法也由最初以裂纹萌生为失效基准的疲劳计算和预测,向疲劳裂纹扩展及腐蚀等以后续疲劳寿命为关注点的评估方法发展。本论文以疲劳裂纹的扩展计算及评估方法为主要课题,对超过服役年限的导管架平台和在役并存在裂纹等缺陷的半潜式平台进行计算和评估研究,并结合已有的条件进行结构裂纹疲劳裂纹扩展的试验设计。本文的主要工作包括以下内容:1)建立以失效评估图FAD（Failure Assessment Diagrams）为基础的疲劳裂纹扩展计算及评估方法。针对固定式平台导管架的管节点裂纹,进行热点应力的分析计算,以ABS规范计算管节点应力集中系数的方法为基础,对比实际管节点的受力情况而提出更为准确的热点应力计算公式。提取并计算传递函数中各个波浪周期多个相位中的热点应力幅值,计算出应力强度因子,在裂纹扩展循环中采...
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 线性累积损伤理论的研究与应用
1.2.2 断裂力学理论的研究与应用
1.2.3 研究理论及方法对比
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文主要技术路线
第2章 海洋平台疲劳裂纹分析理论及方法研究
2.1 疲劳分析理论
2.1.1 累积损伤理论的模型
2.1.2 断裂力学理论的模型
2.2 疲劳分析方法
2.2.1 基于疲劳累积损伤的疲劳分析方法
2.2.2 基于断裂力学的疲劳裂纹扩展计算方法
2.2.3 基于失效评估图FAD的疲劳评估方法
2.3 本章小结
第3章 导管架平台疲劳裂纹扩展评估分析
3.1 导管架平台结构模型
3.2 管节点结构应力响应分析
3.3 管节点疲劳评估应力分析
3.3.1 管节点热点应力分析
3.3.2 疲劳评估及扩展应力计算
3.4 导管架平台疲劳裂纹扩展与剩余寿命计算
3.4.1 疲劳裂纹扩展参数
3.4.2 疲劳裂纹扩展尺寸与剩余寿命计算
3.5 导管架平台管节点疲劳裂纹评估软件设计
3.5.1 软件开发目标
3.5.2 软件开发思路
3.5.3 软件功能简介
3.6 本章小结
第4章 半潜式平台疲劳裂纹扩展评估分析
4.1 半潜式平台整体结构模型
4.1.1 半潜式平台信息
4.1.2 有限元模型
4.2 确定工况及荷载计算
4.2.1 计算工况的确定
4.2.2 波浪载荷与波浪力计算
4.2.3 波浪荷载传递
4.3 半潜式平台整体结构应力响应分析
4.3.1 固定载荷与可变载荷
4.3.2 整体结构应力响应
4.4 裂纹所在节点局部结构模型
4.4.1 局部结构模型建立
4.4.2 关键节点的应力收敛
4.5 半潜式平台疲劳裂纹扩展与剩余寿命计算
4.5.1 疲劳裂纹扩展应力分析
4.5.2 疲劳裂纹参数与疲劳裂纹扩展参数
4.5.3 疲劳裂纹扩展计算结果分析
4.6 本章小结
第5章 疲劳裂纹扩展评估技术探讨与敏感性参数分析
5.1 疲劳裂纹扩展评估技术探讨
5.1.1 基于不同疲劳裂纹扩展率的计算模型
5.1.2 疲劳裂纹扩展评估技术分析
5.2 疲劳裂纹扩展敏感性参数分析
5.2.1 影响疲劳裂纹扩展的因素
5.2.2 初始裂纹尺寸
5.2.3 海况资料的影响
5.3 本章小结
第6章 考虑腐蚀作用的结构节点疲劳裂纹扩展分析
6.1 腐蚀环境下的疲劳裂纹扩展研究
6.1.1 腐蚀影响分析理论
6.1.2 腐蚀环境参数
6.1.3 考虑腐蚀的裂纹扩展模拟分析
6.2 复杂环境下的疲劳测试系统
6.2.1 复杂环境下疲劳试验的研究现状
6.2.2 复杂环境下结构疲劳实验系统项目
6.3 平台结构节点疲劳断裂试验设计
6.3.1 结构疲劳节点设计
6.4 本章小结
结论
参考文献
附录
附录1 导管架平台所在海域波浪散布数据
附录2 半潜式平台所在海域波浪散布数据
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]油气资源在争议海域共同开发的国际实践梳理及我国的策略选择[J]. 韩炳浩. 法制博览. 2018(04)
[2]基于AQWA的2种立柱结构的半潜式海洋平台水动力特性研究[J]. 唐文献,高泽,张建,黄海涛,陈晓雯. 舰船科学技术. 2017(09)
[3]海洋油气资源的勘探与开发[J]. 张蕾,贾宁. 石化技术. 2017(03)
[4]含体积型缺陷油气管道剩余强度评价标准对比分析研究[J]. 张奕,高富超,杨锋平,王琴,张良,王珂. 石油管材与仪器. 2016(04)
[5]基于AQWA的半潜式平台动力特性分析[J]. 张剑锋,陈海泉,孙玉清,陈鑫阳,王生海. 船舶工程. 2016(S2)
[6]孔边倒角和预腐蚀作用下航空铝合金疲劳性能及断裂机理研究[J]. 周松,王磊,马闯,杨林青,许良,回丽. 材料工程. 2016(06)
[7]基于BS7910载荷比修正值的CTOD允许值评定方法[J]. 吴南,苗张木,曾政,夏子钰. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2016(02)
[8]半潜式综合支撑平台系泊疲劳分析[J]. 曹菡,强兆新,苗文举,刘志刚. 中国海洋平台. 2016(02)
[9]海洋能源勘探开发技术现状与展望[J]. 周守为,李清平,朱海山,张厚和,付强,张理. 中国工程科学. 2016(02)
[10]中国石油海洋油气业务发展的机遇与挑战[J]. 马昌峰,王宝毅,张光华. 国际石油经济. 2016(03)
博士论文
[1]深水半潜式平台锚泊截断的静力和低频阻尼等效试验方法[D]. 樊天慧.大连理工大学 2016
[2]深水半潜式钻井平台钻机系统选型与布局优化研究[D]. 岳吉祥.中国石油大学 2009
[3]考虑腐蚀影响船舶结构极限强度研究[D]. 王燕舞.上海交通大学 2008
[4]深海半潜式平台初步设计中的若干关键问题研究[D]. 陈新权.上海交通大学 2007
[5]疲劳裂纹扩展及基于风险的检测维修计划研究[D]. 陈国龙.哈尔滨工程大学 2005
[6]FPSO储油轮与半潜式平台波浪载荷三维计算方法研究[D]. 张海彬.哈尔滨工程大学 2004
硕士论文
[1]南海岛屿冲突各方在南海的油气开发现状及动因研究[D]. 周子云.暨南大学 2017
[2]中石化海洋石油工程公司业务发展战略研究[D]. 朱泉.华东理工大学 2017
[3]基于多源数据的南海油气平台检测及油气资源安全态势评价[D]. 李强.兰州交通大学 2016
[4]我国陆海油气资源开发成本效益比较研究[D]. 王作修.大连海事大学 2015
[5]我国海洋油气企业的国际竞争优势及合作模式选择研究[D]. 闫伟.中国海洋大学 2014
[6]981半潜式钻井平台锚泊系统研究[D]. 罗强.长江大学 2012
[7]深水半潜式钻井平台动力定位系统控制精度研究[D]. 闫芳.上海交通大学 2012
[8]深水半潜平台总体强度分析中波浪载荷计算与简化建模方法研究[D]. 张朝阳.上海交通大学 2012
[9]半潜平台结构强度分析及撑杆趾端疲劳寿命预报[D]. 丁远平.江苏科技大学 2012
[10]深海半潜平台剩余疲劳寿命预报研究[D]. 李增华.江苏科技大学 2012
本文编号：3663593
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 线性累积损伤理论的研究与应用
1.2.2 断裂力学理论的研究与应用
1.2.3 研究理论及方法对比
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文主要技术路线
第2章 海洋平台疲劳裂纹分析理论及方法研究
2.1 疲劳分析理论
2.1.1 累积损伤理论的模型
2.1.2 断裂力学理论的模型
2.2 疲劳分析方法
2.2.1 基于疲劳累积损伤的疲劳分析方法
2.2.2 基于断裂力学的疲劳裂纹扩展计算方法
2.2.3 基于失效评估图FAD的疲劳评估方法
2.3 本章小结
第3章 导管架平台疲劳裂纹扩展评估分析
3.1 导管架平台结构模型
3.2 管节点结构应力响应分析
3.3 管节点疲劳评估应力分析
3.3.1 管节点热点应力分析
3.3.2 疲劳评估及扩展应力计算
3.4 导管架平台疲劳裂纹扩展与剩余寿命计算
3.4.1 疲劳裂纹扩展参数
3.4.2 疲劳裂纹扩展尺寸与剩余寿命计算
3.5 导管架平台管节点疲劳裂纹评估软件设计
3.5.1 软件开发目标
3.5.2 软件开发思路
3.5.3 软件功能简介
3.6 本章小结
第4章 半潜式平台疲劳裂纹扩展评估分析
4.1 半潜式平台整体结构模型
4.1.1 半潜式平台信息
4.1.2 有限元模型
4.2 确定工况及荷载计算
4.2.1 计算工况的确定
4.2.2 波浪载荷与波浪力计算
4.2.3 波浪荷载传递
4.3 半潜式平台整体结构应力响应分析
4.3.1 固定载荷与可变载荷
4.3.2 整体结构应力响应
4.4 裂纹所在节点局部结构模型
4.4.1 局部结构模型建立
4.4.2 关键节点的应力收敛
4.5 半潜式平台疲劳裂纹扩展与剩余寿命计算
4.5.1 疲劳裂纹扩展应力分析
4.5.2 疲劳裂纹参数与疲劳裂纹扩展参数
4.5.3 疲劳裂纹扩展计算结果分析
4.6 本章小结
第5章 疲劳裂纹扩展评估技术探讨与敏感性参数分析
5.1 疲劳裂纹扩展评估技术探讨
5.1.1 基于不同疲劳裂纹扩展率的计算模型
5.1.2 疲劳裂纹扩展评估技术分析
5.2 疲劳裂纹扩展敏感性参数分析
5.2.1 影响疲劳裂纹扩展的因素
5.2.2 初始裂纹尺寸
5.2.3 海况资料的影响
5.3 本章小结
第6章 考虑腐蚀作用的结构节点疲劳裂纹扩展分析
6.1 腐蚀环境下的疲劳裂纹扩展研究
6.1.1 腐蚀影响分析理论
6.1.2 腐蚀环境参数
6.1.3 考虑腐蚀的裂纹扩展模拟分析
6.2 复杂环境下的疲劳测试系统
6.2.1 复杂环境下疲劳试验的研究现状
6.2.2 复杂环境下结构疲劳实验系统项目
6.3 平台结构节点疲劳断裂试验设计
6.3.1 结构疲劳节点设计
6.4 本章小结
结论
参考文献
附录
附录1 导管架平台所在海域波浪散布数据
附录2 半潜式平台所在海域波浪散布数据
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]油气资源在争议海域共同开发的国际实践梳理及我国的策略选择[J]. 韩炳浩. 法制博览. 2018(04)
[2]基于AQWA的2种立柱结构的半潜式海洋平台水动力特性研究[J]. 唐文献,高泽,张建,黄海涛,陈晓雯. 舰船科学技术. 2017(09)
[3]海洋油气资源的勘探与开发[J]. 张蕾,贾宁. 石化技术. 2017(03)
[4]含体积型缺陷油气管道剩余强度评价标准对比分析研究[J]. 张奕,高富超,杨锋平,王琴,张良,王珂. 石油管材与仪器. 2016(04)
[5]基于AQWA的半潜式平台动力特性分析[J]. 张剑锋,陈海泉,孙玉清,陈鑫阳,王生海. 船舶工程. 2016(S2)
[6]孔边倒角和预腐蚀作用下航空铝合金疲劳性能及断裂机理研究[J]. 周松,王磊,马闯,杨林青,许良,回丽. 材料工程. 2016(06)
[7]基于BS7910载荷比修正值的CTOD允许值评定方法[J]. 吴南,苗张木,曾政,夏子钰. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2016(02)
[8]半潜式综合支撑平台系泊疲劳分析[J]. 曹菡,强兆新,苗文举,刘志刚. 中国海洋平台. 2016(02)
[9]海洋能源勘探开发技术现状与展望[J]. 周守为,李清平,朱海山,张厚和,付强,张理. 中国工程科学. 2016(02)
[10]中国石油海洋油气业务发展的机遇与挑战[J]. 马昌峰,王宝毅,张光华. 国际石油经济. 2016(03)
博士论文
[1]深水半潜式平台锚泊截断的静力和低频阻尼等效试验方法[D]. 樊天慧.大连理工大学 2016
[2]深水半潜式钻井平台钻机系统选型与布局优化研究[D]. 岳吉祥.中国石油大学 2009
[3]考虑腐蚀影响船舶结构极限强度研究[D]. 王燕舞.上海交通大学 2008
[4]深海半潜式平台初步设计中的若干关键问题研究[D]. 陈新权.上海交通大学 2007
[5]疲劳裂纹扩展及基于风险的检测维修计划研究[D]. 陈国龙.哈尔滨工程大学 2005
[6]FPSO储油轮与半潜式平台波浪载荷三维计算方法研究[D]. 张海彬.哈尔滨工程大学 2004
硕士论文
[1]南海岛屿冲突各方在南海的油气开发现状及动因研究[D]. 周子云.暨南大学 2017
[2]中石化海洋石油工程公司业务发展战略研究[D]. 朱泉.华东理工大学 2017
[3]基于多源数据的南海油气平台检测及油气资源安全态势评价[D]. 李强.兰州交通大学 2016
[4]我国陆海油气资源开发成本效益比较研究[D]. 王作修.大连海事大学 2015
[5]我国海洋油气企业的国际竞争优势及合作模式选择研究[D]. 闫伟.中国海洋大学 2014
[6]981半潜式钻井平台锚泊系统研究[D]. 罗强.长江大学 2012
[7]深水半潜式钻井平台动力定位系统控制精度研究[D]. 闫芳.上海交通大学 2012
[8]深水半潜平台总体强度分析中波浪载荷计算与简化建模方法研究[D]. 张朝阳.上海交通大学 2012
[9]半潜平台结构强度分析及撑杆趾端疲劳寿命预报[D]. 丁远平.江苏科技大学 2012
[10]深海半潜平台剩余疲劳寿命预报研究[D]. 李增华.江苏科技大学 2012
本文编号：3663593
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3663593.html
