在役自升式平台桩腿的疲劳寿命评估

发布时间：2020-07-03 21:55

【摘要】： 自升式平台是海上石油开发的主要工程结构之一。桩腿是自升式平台的重要组成部分。桩腿在海洋环境中会受到波浪的循环作用,在桩腿结构上会产生循环变化的交变应力。虽然应力水平低于材料的屈服强度,但是在长期的交变应力的作用下,桩腿有可能产生的疲劳破坏。因此对自升式平台的桩腿进行疲劳强度分析和寿命预测,有着重要的意义。 本文综述了海洋平台疲劳寿命预测的研究现状。研究了桩腿在风、浪、流等环境载荷作用下的受力特点。在建立模型时,提出了平台主体的简化方法。研究了影响桩腿疲劳寿命的各个因素,提出了计算自升式平台桩腿疲劳寿命的方法。 本文对作业水深68米的自升式平台桩腿进行了疲劳强度计算与寿命评估。将船体骨架简化为梁模型,考虑桩腿与船体之间的相互作用,建立了桩腿-船体梁整体分析模型。考虑不同方向的风、浪、流的组合,计算变形和应力,得到了桩腿的应力分布。采用API规范对桩腿强度进行了校核。计算得到了桩腿的固有频率和振型,分析了波浪作用下桩腿发生共振的可能性。计算桩腿应力响应的传递函数,采用谱分析的理论并根据API推荐的S-N曲线,应用Miner法则,预测了桩腿管节点疲劳损伤和疲劳寿命。 本文计算分析的结果表明,桩腿底部的弦杆和与船底板相连的弦杆的应力和变形是最大的,最有可能发生破坏。疲劳强度和疲劳寿命分析的结果表明,受波浪影响,桩腿中部管节点的疲劳损伤最大,疲劳寿命最短,对这些部位的管节点应足够重视。桩腿底部管节点的应力未达到疲劳极限,不会发生疲劳损伤。选取不同的应力集中系数重新对疲劳寿命进行计算,结果表明,随着应力集中系数的增大,疲劳寿命将大幅度减少。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：P752
【图文】：

津大学硕士学位论文 第二章 自升式平台环境载荷分析式中：2g = 9. 8m/s；α 和 β 为两个常数，α =0.081， β =0.74；u 为海平面空 19.5m 处的风速，下图表示了不同风速下的 P—M 波浪谱：

2.具有疲劳极限的 S-N 曲线：高寿命区的 S-N 曲线用直线来表示，斜线的交点即疲劳极限QS ，当QS < S时，构件将不产生疲劳损伤。3.Haibach 形式的的 S-N 曲线：高寿命区的 S-N 曲线用一个斜率为 m ′ >m）的斜线来表示。三种方法所得的 S-N 曲线如下图所示：

【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 胡雅梅;自升式平台疲劳计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

本文编号：2740227