基于响应面方法的Spar平台可靠性分析

发布时间：2017-10-09 05:37

  本文关键词：基于响应面方法的Spar平台可靠性分析

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【摘要】：在深海油气开发中,相比于其他海洋石油平台,Spar平台的运动性能更好,经济效益更高,随着世界能源需求的进一步扩大,Spar平台在深海油气开发中也越来越受欢迎。在深海环境中,作业条件恶劣,同时又具有随机性,因此把握服役期问内Spar平台的失效概率具有重要的意义。本论文利用ANSYS强大的有限元计算功能,并结合响应面方法运用MATLAB编制相应的程序,对Spar平台不同失效模式下的可靠度进行模拟计算,为Spar平台的安全评定提供了技术参考。首先,介绍了主要的深海平台浮式结构,并分析对比了深海平台的主要优缺点,同时归纳了世界范围内浮式平台重大事故；介绍了Spar平台的发展历程,并分别阐述了三代Spar平台的局限性和优越性,本文所研究的平台为第二代Truss Spar平台；介绍了国内外有关海洋平台可靠度的研究现状,强调了对Spar平台可靠性研究的重要性。其次,分析比较了中心点方法、验算点方法、蒙特卡洛方法和响应面方法的优点和不足,针对本文所研究的大型复杂的Spar平台结构,最终确定通过ANSYS对展开点坐标进行相关计算,初步拟合响应面方程,再利用MATLAB编制相应的响应面程序,通过迭代计算,从而求出满足工程精度要求的可靠指标,并给出了Spar平台可靠度分析的流程图。接着,对风、浪、流等环境荷载进行不确定性分析,并给出了概率模型统计参数；Spar平台结构功能要求和可能的失效特征,考虑了结构整体控制截面弯曲强度超过材料强度、平台平动位移超过结构规定许用位移、平台倾角超过平台稳性规定的许用倾角三种主要失效模式,分别建立功能函数,并计算确定相应失效模式下平台的响应面方程和可靠度指标。最后,考虑锚链腐蚀对Spar平台结构可靠度的影响,分别计算了平台服役5年、10年、15年和20年时间锚链腐蚀后平台的可靠度,总结了可靠指标变化规律,发现考虑锚链腐蚀对可靠度的影响较小,并对原因进行了解释分析。本论文的研究对Spar平台的设计提供了可靠度校核方面的支持,并对在役平台在极端海况下的安全评估提供了参考。
【关键词】：Spar平台 可靠度分析 响应面方法 锚链腐蚀
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 研究背景和意义9-13
• 1.2 Spar平台概况及其发展历程13-17
• 1.2.1 Spar平台简介13-14
• 1.2.2 Spar平台的发展历程14-17
• 1.3 Spar平台在中国南海的应用前景17-18
• 1.4 海洋平台可靠性分析研究18-19
• 1.4.1 海洋平台结构可靠度研究的起源18
• 1.4.2 国内外海洋平台结构可靠度研究现状18-19
• 1.5 本文研究内容19-20
• 2 Spar平台结构可靠性分析方法20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 结构可靠性分析方法20-29
• 2.2.1 中心点法20-21
• 2.2.2 验算点法21-26
• 2.2.3 蒙特卡洛法26
• 2.2.4 响应面方法26-29
• 2.3 基于ANSYS和MATLAB的可靠性指标计算方法29-31
• 2.4 Spar平台可靠性分析方法及流程31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 Spar平台结构可靠性分析33-52
• 3.1 引言33
• 3.2 Spar平台结构基本信息33-44
• 3.2.1 Spar平台结构模型33-37
• 3.2.2 Spar平台结构荷载及其统计特征37-43
• 3.2.3 Spar平台结构抗力确定43-44
• 3.3 Spar平台结构功能函数与结构响应44-46
• 3.3.1 Spar平台结构功胃自函数44
• 3.3.2 Spar平台水动力模型和运动响应44-46
• 3.4 Spar平台结构可靠度分析46-51
• 3.4.1 控制截面和设计波参数46-48
• 3.4.2 荷载概率模型统计参数48-50
• 3.4.3 可靠指标计算50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 4 锚缆腐蚀对Spar平台结构可靠度的影响52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 锚缆腐蚀速率模型52-56
• 4.2.1 腐蚀速率影响因素52-54
• 4.2.2 腐蚀速率模型54-55
• 4.2.3 均匀腐蚀概率模型55-56
• 4.2.4 腐蚀量的计算56
• 4.3 Spar平台结构功能函数与结构响应56-65
• 4.3.1 腐蚀对Spar平台锚缆参数的影响56-58
• 4.3.2 不同服役年限Spar平台可靠度的计算58-65
• 4.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

【共引文献】

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1 冯云芬;贡金鑫;李宏男;张子引;;输电线路杆塔构件可靠度校准[J];电力建设;2014年05期

2 张卓群;李宏男;贡金鑫;田雷;李嘉祥;;输电塔结构可靠度分析[J];电力建设;2014年05期

3 张卓群;李宏男;贡金鑫;张子引;李嘉祥;;输电线路一个耐张段的体系可靠度[J];电力建设;2014年05期

4 丰琳琅;易平;;对数变换的特殊功能函数可靠指标计算方法[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2014年06期

5 张学栋;;公路桥梁设计荷载研究[J];科技创新与应用;2014年16期

6 张子引;田雷;贡金鑫;李宏男;冯云芬;;跨越高速铁路输电线路的目标可靠指标[J];电力建设;2014年05期

7 王元战;刘翰琪;高树奇;张智凯;;高桩码头整体安全度定量分级方法[J];工程力学;2014年10期

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9 宋拓;吕令毅;;龙卷风作用核电常规岛主厂房随机响应及结构体系可靠度[J];建筑结构学报;2014年05期

10 易伟建;杨开;;钢筋混凝土板受冲切承载力可靠度分析[J];建筑结构;2014年14期

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1 冉志红;林帆;陶蜀昆;王国萍;;基于概率可靠度的桥梁结构评估理论及工程实践探索[A];第23届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2014年

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1 卢小雨;深井大断面沿空留巷围岩稳定控制机理研究[D];安徽理工大学;2013年

2 王益伟;大水矿山地下水致灾机理及防治研究[D];中南大学;2014年

3 侯本伟;城市供水管网抗震能力分析及性能化设计方法研究[D];北京工业大学;2014年

4 冯云芬;可靠度理论在结构设计中的若干应用研究[D];大连理工大学;2015年

5 程玲;基于Pushover方法的单自由度结构抗震易损性分析[D];大连理工大学;2014年

6 胡玉定;黄土地区桩基承载力可靠性分析及概率统计推断研究[D];西安建筑科技大学;2014年

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1 王振锋;野营房屋结构设计理论与方法研究[D];长安大学;2011年

2 王诗青;公路桥梁风险评估关键技术研究[D];天津大学;2010年

3 徐紫鹏;钢筋混凝土构件在压（拉）弯剪共同作用下的受力性能研究[D];湖南大学;2012年

4 苏倩;框架预应力锚杆柔性支护结构的可靠度分析[D];兰州理工大学;2013年

5 王博;钢管混凝土格构式风力发电机塔架可靠性分析[D];内蒙古科技大学;2013年

6 王仕珏;无背索斜拉桥承载能力极限状态下的可靠度研究[D];长安大学;2013年

7 伍亚玲;氯盐环境下混凝土结构钢筋坑蚀预测的随机方法[D];浙江工业大学;2013年

8 张勤;高速铁路混凝土梁桥的梁结构可靠度分析[D];西南交通大学;2014年

9 张晓静;铁路隧道复合式衬砌目标可靠指标及分项系数研究[D];石家庄铁道大学;2014年

10 兰颖;考虑台风影响的配电网可靠性评估和规划[D];重庆大学;2014年

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本文编号：998450