基于串联系统的趸船锚链时变可靠度分析

发布时间：2017-08-25 08:13

  本文关键词：基于串联系统的趸船锚链时变可靠度分析

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【摘要】：港工结构中，锚链在设计使用期受到腐蚀影响导致锚链抗力下降，造成安全隐患。现有锚链腐蚀的研究工作中，通常考虑锚链整体腐蚀速率相同，但在锚链的使用过程中，处于不同环境下锚链各段腐蚀速率不同，使用单一腐蚀速率描述锚链腐蚀过程并不能完全反映锚链在受腐蚀作用下其结构性能受到的影响。文章针对该问题，根据锚链所处工程环境不同结构腐蚀速率不同的情况，对锚链进行分段，将不同腐蚀速率段看作单独构件，建立了锚链串联系统可靠度模型，对锚链在腐蚀作用下的时变可靠行进行了研究。同时，考虑在系锚力变化时锚链自身发生疲劳破坏的情况，计算了锚链在不同随机过程下的疲劳寿命，并基于计算结果研究分析了锚链的疲劳可靠性。论文主要研究工作及结论如下： （1）针对锚链在使用过程中所处工程位置不同导致腐蚀速率不同的问题，结合已有幂函数结构腐蚀模型，考虑不同位置处锚链腐蚀速率不同的情况，将锚链看作由大气区、飞溅区和全浸区三部分构件组成的串联系统，确定了各构件相应的幂函数腐蚀速率模型与抗力退化模型，并构建了适用于描述锚链腐蚀特征的串联系统可靠度计算模型。 （2）基于锚链串联系统可靠度计算模型，进一步针对重庆某码头趸船锚链在设计使用期内自身抗力受腐蚀影响逐年下降的情况进行时变可靠度计算。计算结果表明，对于锚链构件，考虑锚链年腐蚀速率恒定时，随使用时间增加，锚链可靠指标呈线性趋势递减，可靠度呈指数递减趋势。对比锚链构件可靠度与串联系统可靠度可看出，锚链系统可靠度低于构件可靠度，且下降趋势相比构件可靠度较快。该结果表明在锚链使用过程中，应避免锚链构件过多以保证锚链的安全使用性能。 （3）考虑趸船锚链受到系锚力变化导致疲劳破坏，基于Miner线性累积损伤理论以及雨流计数法，计算得出趸船锚链在设计疲劳寿命使用期内受到不同随机过程作用时的累积疲劳损伤度以及疲劳寿命。同时，结合锚链疲劳计算过程中产生的不确定因素分析，对各锚链在最不利随机过程作用下的结构疲劳可靠性进行分析。结果表明，锚链所受拉应力大小是影响锚链疲劳累积损伤度的重要影响因素。拉应力越大，锚链所受累积疲劳损伤度越大，，在锚链疲劳寿命使用期内发生疲劳破坏的概率越大。
【关键词】：串联系统 时变可靠度 锚链 腐蚀 疲劳
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U653.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 结构时变可靠度研究现状9-12
• 1.2.1 时变可靠度的研究现状9-11
• 1.2.2 体系可靠度的研究现状11-12
• 1.3 锚链受力特性研究进展12-15
• 1.3.1 腐蚀结构的影响12-13
• 1.3.2 疲劳作用下结构的受力特性13-15
• 1.4 主要研究内容15-17
• 第二章 基本理论及方法17-22
• 2.1 结构可靠度基本理论及方法17-18
• 2.1.1 极限状态与功能函数17-18
• 2.1.2 时变可靠度18
• 2.2 疲劳基本理论及方法18-21
• 2.2.1 疲劳基本概念18-19
• 2.2.2 T-N 曲线19-20
• 2.2.3 疲劳累积损伤理论20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 腐蚀作用下锚链时变可靠度分析22-67
• 3.1 腐蚀影响下锚链抗力退化模型22-24
• 3.1.1 锚链腐蚀影响因素22-23
• 3.1.2 锚链腐蚀速率模型23-24
• 3.1.3 锚链抗力退化模型24
• 3.2 串联系统可靠度分析模型24-27
• 3.2.1 串联系统基本模型24-25
• 3.2.2 锚链串联系统模型25-27
• 3.3 工程实例27-31
• 3.3.1 工程概况27
• 3.3.2 趸船系留设施总平面布置及部件规格27-28
• 3.3.3 趸船整体系留设施调整布置方案28-31
• 3.4 趸船锚链受力分析31-44
• 3.4.1 水流统计特性31-33
• 3.4.2 风荷载影响33-35
• 3.4.3 趸船锚链受力计算35-39
• 3.4.4 趸船锚链受力统计特性分析39-44
• 3.5 腐蚀影响下趸船锚链抗力变化44-49
• 3.6 腐蚀影响下系留设施时变可靠度计算49-65
• 3.7 本章小结65-67
• 第四章 锚链疲劳可靠性分析67-91
• 4.1 锚链疲劳损伤分析67-85
• 4.1.1 锚链应力历时曲线67-68
• 4.1.2 锚链 T-N 曲线相关参数68
• 4.1.3 锚链疲劳寿命期内应力循环次数68-69
• 4.1.4 锚链疲劳累积损伤度69-85
• 4.2 锚链疲劳可靠度分析85-89
• 4.2.1 锚链疲劳损伤不确定因素分析85-88
• 4.2.2 锚链疲劳可靠度计算88-89
• 4.3 本章小结89-91
• 第五章 结论与展望91-94
• 5.1 结论91-92
• 5.2 下一步工作展望92-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-99
• 攻读学位期间取得的研究成果99
• 一、攻读学位期间发表论文99
• 二、攻读学位期间参与科研项目99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王金亭;离散时间下串联系统的可靠性分析[J];北方交通大学学报;2001年06期

2 邱利琼,舒俊辉;串联系统可靠性模糊优化[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年07期

3 杜斌;向天宇;赵人达;;结构时变可靠度计算的全随机过程模型[J];中国工程科学;2010年03期

4 贡金鑫,赵国藩;持久性可变荷载与临时性可变荷载组合的解析解及简化计算[J];工程力学;2001年06期

5 廖汶,陈忠延;钢与混凝土组合梁的可靠度分析[J];钢结构;1999年03期

6 曾春华;海洋平台结构中的疲劳问题[J];力学进展;1983年02期

7 程怡;串联系统的可靠度计算及其在强度可靠性中的应用[J];南昌大学学报(工科版);1989年02期

8 秦权,杨小刚;退化结构时变可靠度分析[J];清华大学学报(自然科学版);2005年06期

9 王元战;田双珠;王军;那达慕;;不同环境条件下考虑荷载影响的氯离子扩散模型[J];水道港口;2010年02期

10 陈国明;方华灿;;海洋平台构件的疲劳可靠性分析[J];石油矿场机械;1988年06期

本文编号：735989