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以某新型深水半潜式钻井平台为分析对象,依据三维绕射理论计算单位波幅下波浪诱导载荷,通过建立三维有限元模型计算完成了热点应力响应。运用热点应力的谱分析法计算得到危险节点的疲劳寿命,并进一步分析了各个短期海况和不同浪向对节点总的疲劳损伤度的贡献。研究结果表明,危险节点的疲劳寿命都满足设计寿命要求;在各种中低海况下,疲劳损伤主要来自于平均跨零周期在6 s附近,有义波高转大的短期海况;平台关键连接部位的疲劳损伤主要是在横浪和斜浪状态下产生的,并且对某单一方向的波浪非常敏感。此研究对该类型平台的连接处结构设计和疲劳分析方法有参考意义。 相似文献
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本文对半潜式起重拆解平台上的吊机基座在工作载荷和波浪载荷下的组合疲劳损伤进行了分析研究。首先,建立了吊机基座与主船体连接结构的有限元模型,对疲劳热点区域进行了局部细化,并根据API规范的推荐做法计算吊机基座在工作载荷下的疲劳损伤;然后,结合不同作业工况和工作海域的影响,采用谱分析方法计算吊机基座在波浪载荷下的疲劳损伤;最后,对基座总疲劳损伤进行了组合分析。研究结果表明,多数热点部位的疲劳损伤都是以吊机工作载荷疲劳为主;局部热点由于船体结构布置的原因,波浪疲劳占比更大。吊机基座在设计时应综合考虑工作载荷疲劳损伤和波浪疲劳损伤两因素,才能保证基座在平台运营期间内的疲劳寿命。 相似文献
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深水半潜式钻井平台简化疲劳分析 总被引：1，自引：0，他引：1
研究适用于中国南海的深水半潜式钻井平台结构简化疲劳分析方法。依据中国南海环境条件,计算平台结构应力响应,得到平台结构应力范围长期Weibull分布形状参数。通过结构波浪应力的长期预报,计算得到平台寿命期一遇波浪载荷,依据寿命期一遇波浪载荷计算平台结构寿命期一遇最大热点应力范围。采用简化疲劳分析方法计算平台结构疲劳寿命,用谱疲劳分析方法验证简化疲劳分析结果的准确性,证实了简化疲劳分析方法相对保守,可应用于平台的设计。 相似文献
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冰激直立腿海洋平台疲劳寿命分析 总被引：1，自引：1，他引：0
由于渤海特殊环境条件与油藏分布决定了该海域导管架油气平台属于典型的柔性抗冰结构。多年现场观测发现,该类结构存在显著的冰激振动现象。冰振不仅能激起较大的甲板加速度响应,还会引起明显的导管架管节点交变应力。在结构设计与安全保障中进行疲劳分析及寿命估计是必要的。对于直立腿抗冰结构,精确的冰激疲劳寿命计算方法还不成熟。基于多年的现场监测,首先分析了冰与直立腿抗冰结构相互作用过程;其次,提出了冰激直立腿平台的疲劳寿命分析流程;最后,选取渤海某典型直立腿平台,利用ANSYS数值模拟,对比了稳态冰力和随机冰力下结构的疲劳损伤,进而计算出疲劳寿命。本研究为寒区柔性结构抗冰设计与安全保障提供了理论基础。 相似文献
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深水半潜式平台结构在深海环境荷载及作业动荷载的作用下容易产生疲劳损伤累积,加速疲劳裂纹扩展,导致结构发生疲劳破坏。对深水半潜式平台横撑部位的两类关键节点进行了疲劳试验研究,分析了关键节点的疲劳破坏现象、疲劳破坏过程以及疲劳裂纹扩展规律。试验结果表明:应用规范给出的裂纹扩展模型和参数估算关键节点的疲劳寿命低于试验所得的疲劳寿命,说明应用规范给出的裂纹扩展模型和参数估算节点的疲劳寿命比较安全;根据疲劳试验结果建立的关键节点的S-N曲线参数与DNV规范给出的较为吻合;关键节点焊趾处的ε-N关系曲线可以反映出关键节点疲劳破坏的三个阶段破坏规律。研究结果为有效地预测平台结构关键节点的疲劳损伤程度,及时进行维修加固延长结构的使用寿命提供参考。 相似文献
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基于渤海和南海的海洋平台设计环境条件,分析了近年来我国近海极端海洋环境条件的发生规律及其对海洋平台疲劳设计条件的冲击。采用Miner’s线性累积疲劳损伤准则和疲劳可靠性理论,研究了极端海况引起的疲劳损伤对海洋平台疲劳寿命的影响,提出了考虑极端海洋环境条件的海洋平台疲劳设计方法。研究表明,由于近年来全球气候变换带来的极端气象条件频发,导致海洋工程结构经历传统意义上的多年一遇海洋环境条件的概率大大增加,使得现行的海洋平台疲劳设计条件偏离了实际的海洋环境条件。数值算例表明,极端海况引起的疲劳损伤在总的疲劳损伤的比例大大增加,甚至成为疲劳损伤的主要部分。因此,这些极端海况引起的疲劳损伤对结构疲劳寿命的影响不容忽略,考虑极端海洋环境条件的海洋平台疲劳设计符合近年来的灾害性海况频发的现状。 相似文献
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针对导管架平台上部组块与火炬臂进行整体拖航的情况,提出考虑拖航累积损伤的火炬臂全寿命疲劳分析流程。采用MOSES和SACS软件建立上部组块带火炬臂整体拖航水动力模型和导管架平台整体有限元模型,计算拖航驳船运动惯性载荷、在位波载荷和在位风载荷引起的火炬臂管节点疲劳损伤,对火炬臂进行全寿命疲劳分析。引入拖航疲劳损伤率系数,量化拖航驳船运动对火炬臂各管节点疲劳损伤的影响。结果表明:拖航工况驳船运动惯性载荷造成的火炬臂疲劳损伤不容忽略,特别是对靠近火炬臂根部的管节点影响显著。因此,在对整体拖航下的火炬臂进行疲劳设计时,应对其进行全寿命疲劳分析。 相似文献
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浮体运动和海床土刚度是引起钢悬链式立管(steel catenary riser,简称SCR)管土相互作用的关键因素,将导致SCR触地区的疲劳损伤。以工作水深为1500 m的浮式平台上生产立管SCR为研究对象,基于法向抗力模型和侧向阻力模型建立管土作用模型,在环境载荷和浮体运动作用下,开展SCR与浮式平台的整体分析,研究海床土参数对SCR触地区动态响应和疲劳寿命的敏感性。通过改变海床土的不排水抗剪强度Su0、强度梯度ρ、吸力因子fsuc、吸力衰减参数λsuc以及再贯入系数λrep等,得到不同参数对触地区动力响应、疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:①基于软黏土海床,随着不排水抗剪强度Su0的增加,触地区立管疲劳寿命减幅达到33.23%,敏感性最高;②吸力因子fsuc越大,立管疲劳寿命越小且减幅达23.77%,其敏感性较高;③随着再贯入系数λrep增大,触地区立管疲劳寿命增幅达到15.48%;④海床抗剪强度梯度ρ和吸力衰减参数λsuc对立管疲劳寿命影响较小。研究结论能为SCR设计分析及安全服役提供重要参考。 相似文献
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灌浆连接段的疲劳性能对于海上风机单桩支撑结构至关重要。基于385种工况下的某实际5 MW单桩风机支撑结构在风、浪荷载作用下的动力响应分析,获取了灌浆连接段荷载边界条件时程。建立灌浆连接段精细化有限元子模型,将荷载边界条件转化为应力时程。对于剪力键采用"热点应力"方法进行疲劳性能评价。对于灌浆材料,选取剪力键附近灌浆材料单元积分点处的第三主应力进行疲劳性能评价。采用Palmgren-Miner线性损伤累计准则和雨流计数方法进行疲劳损伤的累计。在某实际灌浆连接段20年的设计寿命周期内,最大剪力键总疲劳损伤为1.35×10~(-10);最大灌浆材料总疲劳损伤为1.54×10~(-3)。由此可见,灌浆连接段的疲劳性能由灌浆材料控制,且损伤值远小于限值1/3,在现有的荷载条件下,灌浆连接段不会发生疲劳破坏。分析产生损伤较大的几种工况可知,风速对现有单桩结构灌浆连接段疲劳的损伤起控制作用。 相似文献
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When studying the low-cycle fatigue crack initiation life of notched plates, the effects of fatigue short crack and accumulative plastic damage in the vicinity of the notch should be considered. The low-cycle fatigue crack initiation life of notched plates has been revised in the analysis process by considering the short crack initiation and expansion of notch stress concentration area. By determining the accumulative plastic deformation in the vicinity of a notch under low-cycle fatigue loads, a predictive model of low-cycle fatigue crack initiation life was presented for notched plates, and the relative influence factors were quantitatively analyzed. A comparison study verified that the results obtained from the presented calculation model correlate quite well with those from the existing experiments. Some important conclusions were drawn from the study on considering the effects of short crack and accumulative plastic damage. The presented method may be used for predicting the low-cycle fatigue crack initiation life of ship plate. 相似文献
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Slender marine structures such as mooring lines and risers are susceptible to failures due to stress variations coming from environmental actions. Wave, wind and current are random phenomena, and consequently the most adequate methodology to estimate the fatigue damage accumulation on these structures is the probabilistic fatigue analysis. In practice, the estimation of fatigue life requires the numerical simulation of a huge number of loading cases to compute the multi-dimensional integral of the total fatigue damage.This paper presents an efficient approach to compute the long-term fatigue damage of marine structures. The proposed method needs only a few number of numerical simulations to estimate the structure fatigue life. It uses a parametric interpolation procedure to evaluate the fatigue damage for any individual short-term condition (sea state) required in the calculation of the multi-dimensional integral. In this way, the total number of short-term structural analyzes is considerably reduced.The effectiveness and accuracy of the proposed method is compared to the full direct integration by means of two comprehensive examples. The first studied case is an idealized theoretical model of a single-degree-of-freedom (SDOF) system under wave loading, and the second one is a Steel Catenary Riser (SCR) connected to a FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading floating unit). 相似文献
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The riser-seabed interaction resulting in a trench formed in the touchdown zone (TDZ) of steel catenary risers (SCR) has a significant influence on accumulated fatigue damage. Several studies have used different trench modeling approaches to investigate the trench effect on fatigue. However, contradictory observations have been reported with no coherent agreement on the beneficial or detrimental effect of the trench on fatigue. In this study, the significance of trench geometry in fatigue damage evaluation was investigated. Using analytical and numerical approaches, a meaningful relationship was observed between the trench slope in different zones and the peak fatigue damage. A new set of rules was proposed for the qualitative assessment of the overall trend of trench effect on the variation of fatigue damage. The proposed assessment rules were validated by performing comprehensive numerical fatigue analysis. A comparison with samples of published experimental and numerical studies was also completed. It was observed that depending on the direction of the low-frequency vessel excursions, the peak fatigue damage may increase towards the near offsets and decrease towards the far vessel offset. This implied that the case dependency of the trench effect on fatigue response in different geographical locations with various environmental loads was a potential source for the contradictory results reported in previously published studies. 相似文献