张力腿平台张力筋腱连接器柔性体疲劳性能分析及试验研究

发布时间：2020-10-10 19:08

　　 张力腿平台(TLP平台)作为一种用于中深海石油开采的海洋平台,主要特点是通过张力筋腱系统将平台主体与海底桩基连接起来,从而限定平台纵向位移,使具有良好的稳定性。目前我国还没有TLP采油平台。论文主要工作是TLP平台张力筋腱连接器的设计和连接器承载部件的疲劳性能分析与试验研究。根据TLP平台张力筋腱连接器的实际工况受力分析,完成了张力腿平台张力筋腱连接器的结构设计。对张力筋腱连接器的承载部件(柔性体)进行了受力分析;为了更加准确地获得柔性体的力学性能,对柔性体进行了缩比模型设计研究,以此便于进行试验验证。针对张力筋腱连接器柔性体疲劳寿命的计算与分析,完成橡胶力学试验,得到了柔性体橡胶材料的Yeoh本构模型材料参数。通过柔性体橡胶的分析及裂纹扩展试验,建立了以裂纹扩张速率、开裂能为变量的橡胶疲劳寿命计算表达式。通过橡胶的单轴拉伸疲劳试验获得了?-N曲线,得到了柔性体裂纹萌生的疲劳寿命;通过仿真分析确定裂纹扩展至疲劳失效的裂纹长度,获得了柔性体裂纹扩展的疲劳寿命。采用Palmgren-Miner线性疲劳损伤累计法则,验证了理论计算的寿命符合设计要求。为了得到张力筋腱连接器柔性体疲劳寿命预测结果,研制了一种新型的疲劳试验装置。研究了疲劳试验装置机械结构中承载力集中的位置,对疲劳试验装置进行的力学仿真分析,验证了结构强度。通过对疲劳试验的负载分析,完成了液压控制系统的设计。提出了进行张力筋腱连接器陆地和水下安装试验的研究方法,完成了陆地水池安装试验,验证了张力筋腱连接器结构的合理性和安装的可行性。获得了张力筋腱连接器柔性体疲劳寿命预测的结果,进行了柔性体的疲劳试验,对理论结果与试验结果进行分析比较,验证了疲劳寿命预测结果的准确性。论文通过对张力筋腱连接器结构的设计以及承载部件的疲劳性能分析,为张力腿平台张力筋腱连接器的后续研究和工程化应用奠定良好的基础。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE951
【部分图文】：

（a）半潜式平台 （b）张力腿平台 （c）单柱式平台图 1.1 海洋平台类型年来，国内各个研究机构都在致力于研究一套可进行开采石油的自主研发这对于南海油气开发具有重大意义。课题来源于国家工信部“500 米水深油田生产装备 TLP 自主研发”项目

（c）最小水线面 TLP 平台 （d）海星式 TLP 平台图 1.2 不同张力腿平台结构示意图我国海洋油气开发仍然集中在浅海流域，虽然在海油开采作业中也取是对于 500 米以上海域开采油气的技术，仍有大片空白。不仅仅是平及加工问题，还有国内基础设施加工设备落后、管理思想滞后等等问

图1.3张力筋腱及连接器连接方式
【参考文献】

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本文编号：2835464