钢悬链线立管疲劳损伤及疲劳可靠性研究
发布时间：2021-08-06 10:54
随着陆上油气资源的逐渐减少,油气开采的重心逐渐向海上转移,钢悬链线立管（SCR）是连接海上平台和海底管道的一种新型立管形式。SCR长期经受波浪和海流的作用,极易发生疲劳破坏,因此SCR的疲劳寿命预报及预报方法对于结构的安全性至关重要。由于SCR所处海洋环境载荷以及某些设计参数的高不确定性,传统的基于经验的疲劳安全系数往往不能满足疲劳设计需求,所以有必要对SCR进行可靠性分析,从可靠性的角度保证立管结构的疲劳强度。本文基于疲劳损伤理论和L-H规则波理论对SCR进行了波致疲劳损伤分析;基于VIV半经验理论借助商业软件Shear7对SCR进行了涡激振动（VIV）分析和VIV疲劳损伤计算;基于结构可靠性理论,考虑SCR波致疲劳损伤和VIV疲劳损伤不同特性得到了两者的疲劳可靠度;基于结构可靠性理论给出了一种适用于不同检验周期的立管疲劳安全系数计算方法。主要研究内容如下:（1）SCR波致疲劳损伤研究。基于疲劳损伤理论和Longuet-Higgins规则波理论分别采用时域模拟-雨流法和规则波法对南海某SCR的波致疲劳损伤进行预报和分析;根据悬链线立管特殊构型解释了其最大应力位于顶端或者触地点区域的原...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
立管系统示意图
波浪正东方向时的浪向角为 0 方向时的浪向角为 180 度，正南方向时的浪向图 2.4 波浪方向定义Fig2.4 Wave direction definition TLP 平台的运动坐标系统，从图中可以看出(sway)正向指向 TLP 正北，而 Z 轴(heave)正向水 33m)处。03090150180210270330yx
图 2.6 波浪为 0 度时平台的位移传递函数Fig 2.6 Displacement RAO of the platform for 0 degree为了减小 SCR 立管顶端的应力集中，顶端通过柔性接头连接到 TLP 平台上 ，柔头的转动刚度和转动角度之间的关系如图 2.7 所示。图 2.5 柔性接头特性FIg 2.4 Flexible joint characteristics图 2.7 立管顶端柔性接头参数Fig2.7 Flexible joint parameters at the top of the riser
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海顶张紧式立管涡激振动疲劳可靠性研究[J]. 张晓莹,薛鸿祥,唐文勇. 海洋工程. 2014(06)
[2]基于耦合非线性模拟的深海钢悬链线立管疲劳可靠性研究[J]. 王坤鹏,薛鸿祥,唐文勇. 船舶力学. 2014(08)
[3]深水立管波致疲劳分析的确定性方法[J]. 董磊磊,张崎,黄一. 中国造船. 2011(04)
[4]Fatigue Characteristic Analysis of Deepwater Steel Catenary Risers at the Touchdown Point[J]. 傅俊杰,杨和振. China Ocean Engineering. 2010(02)
[5]深海钢悬链立管时域疲劳寿命预估研究[J]. 杨和振,李华军. 振动与冲击. 2010(03)
[6]波流联合作用下深海立管疲劳寿命计算方法研究[J]. 范佰明,嵇春艳,张强,霍发力. 船海工程. 2008(02)
[7]海洋深水立管的疲劳断裂与可靠性评估研究进展[J]. 谢彬,段梦兰,秦太验,孙政策,李杰. 石油学报. 2004(03)
博士论文
[1]深海悬链线立管触地区域疲劳及可靠性研究[D]. 王坤鹏.上海交通大学 2014
[2]基于响应面方法的立管结构可靠性研究[D]. 戴伟.哈尔滨工程大学 2012
[3]钢悬链式立管疲劳损伤分析[D]. 高云.大连理工大学 2011
硕士论文
[1]深水柔性立管抗疲劳设计关键力学问题研究[D]. 杨婵.大连理工大学 2015
[2]深水立管涡激振动响应和疲劳损伤分析[D]. 潘佳.大连理工大学 2015
[3]海洋立管国外规范比较与可靠性分析[D]. 梁程诚.浙江工业大学 2015
[4]海洋立管动态响应及动态可靠度分析[D]. 骆成.兰州理工大学 2014
[5]环境荷载对钢悬链线立管影响的参数研究[D]. 覃振东.天津大学 2013
[6]含裂纹海洋立管的疲劳寿命及可靠性分析[D]. 柴宝堆.兰州理工大学 2013
[7]深海钢悬链立管的疲劳及随机动力优化分析研究[D]. 郑文青.上海交通大学 2011
[8]结构可靠度计算方法研究[D]. 胡鸣.华南理工大学 2010
[9]深海钢悬链立管动力分析及触地点疲劳特性评估[D]. 傅俊杰.上海交通大学 2010
[10]凹陷损伤立管的极限强度和疲劳寿命分析[D]. 余折.上海交通大学 2010
本文编号：3325639
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
立管系统示意图
波浪正东方向时的浪向角为 0 方向时的浪向角为 180 度，正南方向时的浪向图 2.4 波浪方向定义Fig2.4 Wave direction definition TLP 平台的运动坐标系统，从图中可以看出(sway)正向指向 TLP 正北，而 Z 轴(heave)正向水 33m)处。03090150180210270330yx
图 2.6 波浪为 0 度时平台的位移传递函数Fig 2.6 Displacement RAO of the platform for 0 degree为了减小 SCR 立管顶端的应力集中，顶端通过柔性接头连接到 TLP 平台上 ，柔头的转动刚度和转动角度之间的关系如图 2.7 所示。图 2.5 柔性接头特性FIg 2.4 Flexible joint characteristics图 2.7 立管顶端柔性接头参数Fig2.7 Flexible joint parameters at the top of the riser
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海顶张紧式立管涡激振动疲劳可靠性研究[J]. 张晓莹,薛鸿祥,唐文勇. 海洋工程. 2014(06)
[2]基于耦合非线性模拟的深海钢悬链线立管疲劳可靠性研究[J]. 王坤鹏,薛鸿祥,唐文勇. 船舶力学. 2014(08)
[3]深水立管波致疲劳分析的确定性方法[J]. 董磊磊,张崎,黄一. 中国造船. 2011(04)
[4]Fatigue Characteristic Analysis of Deepwater Steel Catenary Risers at the Touchdown Point[J]. 傅俊杰,杨和振. China Ocean Engineering. 2010(02)
[5]深海钢悬链立管时域疲劳寿命预估研究[J]. 杨和振,李华军. 振动与冲击. 2010(03)
[6]波流联合作用下深海立管疲劳寿命计算方法研究[J]. 范佰明,嵇春艳,张强,霍发力. 船海工程. 2008(02)
[7]海洋深水立管的疲劳断裂与可靠性评估研究进展[J]. 谢彬,段梦兰,秦太验,孙政策,李杰. 石油学报. 2004(03)
博士论文
[1]深海悬链线立管触地区域疲劳及可靠性研究[D]. 王坤鹏.上海交通大学 2014
[2]基于响应面方法的立管结构可靠性研究[D]. 戴伟.哈尔滨工程大学 2012
[3]钢悬链式立管疲劳损伤分析[D]. 高云.大连理工大学 2011
硕士论文
[1]深水柔性立管抗疲劳设计关键力学问题研究[D]. 杨婵.大连理工大学 2015
[2]深水立管涡激振动响应和疲劳损伤分析[D]. 潘佳.大连理工大学 2015
[3]海洋立管国外规范比较与可靠性分析[D]. 梁程诚.浙江工业大学 2015
[4]海洋立管动态响应及动态可靠度分析[D]. 骆成.兰州理工大学 2014
[5]环境荷载对钢悬链线立管影响的参数研究[D]. 覃振东.天津大学 2013
[6]含裂纹海洋立管的疲劳寿命及可靠性分析[D]. 柴宝堆.兰州理工大学 2013
[7]深海钢悬链立管的疲劳及随机动力优化分析研究[D]. 郑文青.上海交通大学 2011
[8]结构可靠度计算方法研究[D]. 胡鸣.华南理工大学 2010
[9]深海钢悬链立管动力分析及触地点疲劳特性评估[D]. 傅俊杰.上海交通大学 2010
[10]凹陷损伤立管的极限强度和疲劳寿命分析[D]. 余折.上海交通大学 2010
本文编号：3325639
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