随机冰载荷作用下简易平台的疲劳寿命估算及优化设计

发布时间：2020-10-13 03:02

　　 随着海上石油工业的飞速发展,海洋边际油田的开发越来越多地受到各国的重视。简易平台是开发边际油田的主要结构形式,它形式简单、投资少,具有较高的经济效益。但是,由于简易平台结构形式简单,在动力循环载荷作用下会产生较大的动力响应,影响结构的安全性和使用性,准确估算简易平台的疲劳寿命和降低平台的动力响应,具有较强的工程实用价值。简易平台在国外的应用和发展已有几十年的历史,但在我国还很少应用。我国边际油田众多,资源丰富,开发各种适合我国海洋环境的简易平台技术具有良好的应用前景。 本文介绍了简易平台在随机冰载荷作用下疲劳寿命的精确算法,它同样可适用于波浪、流等随机载荷作用。首先利用数值计算方法计算出热点在随机动力载荷作用下的应力响应,然后运用雨流计数法对热点应力响应进行统计,最后通过S-N曲线法对简易平台进行疲劳寿命估算。另外,本文还提出了通过对简易平台结构形式优化的方法,寻找平台的最佳结构组合,以降低平台动力响应。通过实例分析表明,采用热点应力法估算简易平台疲劳寿命和优化平台结构形式是有效而可行的,可以应用于海洋边际油田的简易平台。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TU311;P75
【部分图文】：

- 15 -图 2-2 简易平台示意图台的有限元模型，应使用壳单元模拟需要考虑。因为使用壳单元不仅能够直接获得热点的应于计算量过大。运用ANSYS软件进行简易平元模拟管构件。SHELL93具有8个节点，能够有6个自由度：节点x,y,z方向的平动和绕节点的型钢采用用BEAM188梁单元进行模拟。BE，每个节点有6或7个自由度，该梁单元能自定型钢。在甲板水平位置上，梁单元与壳单元的

实例分析.1 工程实例概述本文以正在建设当中的Jz20-2凝析气田北高点平台为实例，介绍简易平台命估算的具体步骤。Jz20-2 凝析气田距辽宁省葫芦岛市陆地最近距离约 50 km，地处渤海辽东北端，属亚极区气候, 区域水深在 13.2m~14.0m 之间，平均水深 13.5m。常有较严重的海冰出现，所以在结构设计中以冰载荷为控制工况。北高点三桩独腿简易平台，其主立腿直径达到 3.500m，内设隔水套筒，并起靠。甲板高程为 EL+16.000m，泥面高程为 EL-13.500m。在高程为 EL+1.600置正倒锥体，改变海冰破坏形态，减小动冰力作用。平台设计寿命为 20 年2 北高点平台结构形式如图 2-9 和图 2-10 所示。

图 2-10 北高点平台近景图.2 随机动力载荷Jz20-2 简易平台位于重冰区，结构的疲劳损伤主要来自于冰的作用。以动模型为冰振理论，如图 2-11 所示为 JZ20-2 凝析气田某一已建平台实测冰力时程曲线。在动力计算时，以该时程曲线为单位载荷，相应计算结果的单位响应。因为结构模型为线弹性模型，所以在计算各疲劳子工况动力，只需将单位响应乘以各子工况的放大系数进行放大。各子工况的放大系子工况的冰力幅值除以单位载荷中的最大冰力值。
【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 席勇辉;海洋柔性管缆疲劳半物理仿真试验研究[D];大连理工大学;2012年

2 刘冬平;船体结构疲劳强度评估非线性设计波法[D];哈尔滨工程大学;2012年

本文编号：2838645