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基于深海平台系统的耦合时域分析技术和结构可靠性理论,分析深水系泊系统在灾害性极限海况下的失效模式。根据系泊链的结构形式特点,建立破断强度的概率模型;并根据系泊链动力响应时间历程,采用广义极值理论,通过对非线性随机动力响应的数值拟合,提出建立载荷概率模型的方法。并以某半潜平台系泊系统为研究对象,通过不同极限环境条件下的分析对比,研究载荷方向对可靠性指标的影响。根据分析结果可知,在200年一遇海况下,当环境载荷方向是135°时,系统可靠性指标,已低于目标可靠性指标要求,该系泊系统处于不安全状态。 相似文献
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针对应用于中国南海的新型深水Spar钻井生产储卸油平台进行了涡激运动特性与影响的研究。对该平台进行涡激运动拖曳试验,根据规范和动力学分析得出平台的拖曳力系数和升力系数,通过比较南海流速分布情况与平台涡激运动与流速关系发现:该平台在一般海况下即可发生幅值为10 m左右的涡激运动;对平台进行水池模型试验,进一步验证涡激运动拖曳试验结果并分析平台运动性能,对平台受到的脉冲拖曳力和升力载荷进行了初步校验。通过模型试验对平台涡激运动特性有了初步认识,发现在百年一遇条件下,平台脉动拖曳力载荷与升力载荷比为1∶3;一年一遇条件下,平台脉动拖曳力载荷与升力载荷比为1∶1。根据试验结果对数值模型进行了修正并与试验值进行比较,比较结果表明经过修正后的计算结果与试验结果取得了良好的一致性。比较了全尺度下涡激运动对于平台系泊系统和平台水平位移的影响,结果表明:涡激运动的存在使得Inline方向系泊张力增加5%,并使得系泊缆受力分布产生变化,位移增加27%;Between line方向张力增加15%,位移增加2.5%。涡激运动对于平台极限张力以及极限漂移出现方向还有待进一步研究。涡激运动对于平台系泊系统疲劳寿命的影响还需进一步研究。 相似文献
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具有链—缆—链结构的复合系泊链缆因其相对于全钢链质量和成本上的优势而在深水系泊中得以广泛应用。基于细长杆理论采用有限差分法建立了可以考虑链—缆—链结构的复合系泊缆数值模型,将其应用于不同工况下全钢链和复合链缆运动的数值模拟中,并开展了验证。首先,将单根钢链顶张力数值模拟结果与不同工况下的模型试验结果进行了对比,验证了数值预报程序应用于全钢链的准确性。然后,对于复合系泊链缆开展了静刚度和动刚度迭代数值模拟,并将模拟结果同已发表文章中的算例结果进行比较,验证了该数值模型在复合链缆模拟上的准确性。发现对于单根钢锚链的验证,激励半径越大,激励周期越小,一个周期内顶张力幅值及其极差越大,钢链运动就越剧烈。对于链—缆—链式复合系泊链缆的验证,发现静刚度迭代中数值模拟结果与算例结果差异较小;对于动刚度迭代,除个别大幅慢漂工况外,两者有较高的吻合;且激励周期越小,激励半径越大,复合系泊链缆顶张力越大,弹性模量越小,运动越剧烈。对于聚酯缆刚度的敏感性分析,发现改变动刚度经验公式参数的情况下,杨氏模量的静刚度迭代和动刚度迭代结果误差分别最大达到了60.81%和68.21%,因此合成纤维材料特性对复合系泊链... 相似文献
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海洋环境要素计算不确定性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
以一艘现役起重船为研究对象,对其进行不同水深(46 m和36 m),缩尺比1∶50的模型试验。采用基于二次传递函数QTF的时域准静态分析法对实际尺度起重船与系泊系统进行耦合数值分析,并与试验结果进行比较。结果表明,当水深变浅时,浅水对二阶载荷的影响是系泊力明显的主要因素,浅水对一阶载荷的影响有限。在保持系泊系统刚度线性不随水深变化的前提下进行了三个水深吃水比的数值模拟计算,结果表明,对于系泊起重船,随着水深的减小,二阶定常力有所增大;浅水对差频载荷的影响在30 m水深(吃水水深比d/h=0.27)时变得明显。对于浅水系泊系统的相关分析需要充分考虑水深对二阶慢漂运动的影响,保证系泊系统的安全。 相似文献
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在时域内分析深水钢悬链立管在平台运动和波流载荷共同作用下的非线性动力响应;采用雨流计数法处理立管节点应力的时间历程,选用DoE.E型S-N曲线分析立管在单一海况和平台运动联合作用下的疲劳损伤;将各方向含概率分布的疲劳损伤进行叠加,得到立管整体的全方向疲劳损伤及疲劳寿命。平台的运动为六自由度的运动预报数据,波流载荷由某海域实际的波浪统计数据采用Morison公式计算所得。计算结果表明钢悬链立管疲劳寿命的极值点分别位于悬挂点附近和触地点附近,对立管疲劳寿命极值点各方向疲劳损伤分布情况进行了分析。所提方法为钢悬链立管疲劳分析提供了新思路,给出的结论对钢悬链立管设计分析有一定借鉴意义。 相似文献
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由于浅水深条件下悬链线系泊系统的性能对系泊缆长度和几何形状更为敏感,悬链线系泊系统的安装误差对其性能的影响较深水条件下的更为显著。因此首先对适用于半潜漂浮式风机的悬链线系泊系统施工进行研究,分别确定了锚安装位置误差、系泊缆预铺误差和系泊缆与漂浮式基础回接误差的来源,并根据施工条件给出了误差值。之后,以浮体动力学仿真作为手段,对系泊缆系统施工误差对其性能的影响进行基于时域仿真的量化研究。研究表明,锚安装位置误差对系泊系统性能影响不大,但系泊缆预铺和回接的误差对系泊系统性能的影响较大。系泊缆回接的误差可造成系泊缆张力平均值和标准差与设计值偏差近20%,可能对系泊系统疲劳寿命评估产生较大的影响。与系泊缆回接误差相比,系泊缆预铺误差的产生原因更为复杂,由于系泊缆预铺误差往往导致系泊缆长度增长,存在误差的系泊缆张力的各项统计值总体偏小,但可能会造成同组无误差系泊缆的张力过载。 相似文献
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FSRU码头系泊模型实验与数值模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
FSRU在恶劣环境条件下的作业和安全停靠性能与系泊缆张力、靠垫挤压应力、船体6自由度运动等参数有关。针对FSRU码头处海洋环境条件,进行FSRU不同装载状况的模型实验,获得FSRU的6自由度运动及其系泊载荷的动力特性。基于三维辐射和绕射理论,使用Sesam软件进行频域计算,以此为基础在相应海洋环境条件下进行时域耦合分析,获得FSRU 6自由度运动、系泊载荷、靠垫应力等参数的响应时历。结果表明:30%装载、横浪条件下FSRU的运动响应最大,系泊缆张力未达到破断值,靠垫压力超过其压缩60%时的载荷;模型实验对FSRU运动响应和系泊缆张力的预测结果可信,靠垫受力情况需要数值仿真进行辅助研究。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2017,(Z1)
高压环境模拟系统作为深海设备结构强度与密封性能检测系统,其受到90MPa的交变载荷作用,破坏形式为疲劳破坏。本文首先利用ANSYS Workbench软件对压力筒进行了静力学分析,分析了压力筒在载荷作用下的危险区域。通过理论计算与ANSYS workbench模拟结果的比较,验证了模拟结果的准确性。运用名义预应力寿命法对筒体的疲劳寿命进行了理论计算,证明了ANSYS Workbench在疲劳分析中的可行性。筒体在90 MPa不同压力下循环次数的模拟,对压力筒在工作过程中的保养和维护具有一定的借鉴意义。 相似文献
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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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Xia Yongnian Senior Engineer Technical Research Institute for Sea-Going Ships China Classification Society 《中国海洋工程》1992,(1)
Fatigue design method is usually used for estimating whether a platform structure meets the requirements of fatigue resistance. It is described in API RP-2A and ZC rules for fixed offshore platforms, in which the allowable stresses for fatigue design are defined. In this paper discussed are the allowable stresses related factors, such as wave climate, structural response, fatigue behaviour of structural members. 相似文献
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As current attention of the offshore industry is drawn by developing pilot farms of Floating Wind Turbines (FWTs) in shallow-water between 50m and 100m, the application of nylon as a mooring component can provide a more cost-effective design. Indeed, nylon is a preferred candidate over polyester for FWT mooring mainly because of its lower stiffness and a corresponding capacity of reducing maximum tensions in the mooring system. However, the nonlinear behaviors of nylon ropes (e.g. load-elongation properties, fatigue characteristics, etc.) complicate the design and modeling of such structures. Although previous studies on the mechanical properties and modeling of polyester may be very good references, those can not be applied directly for nylon both on testing and modeling methods. In this study, first, an empirical expression to determine the dynamic stiffness of a nylon rope is drawn from the testing data in the literature. Secondly, a practical modeling procedure is suggested by the authors in order to cope with the numerical mooring analysis for a semi-submersible type FWT taking into account the dynamic axial stiffness of nylon ropes. Both the experimental and numerical results show that the tension amplitude has an important impact on the dynamic stiffness of nylon ropes and, as a consequence, the tension responses of mooring lines. This effect can be captured by the present modeling procedure. Finally, time domain mooring analysis for both Ultimate Limit State (ULS) and Fatigue Limit State (FLS) is performed to illustrate the advantages and conservativeness of the present approach for nylon mooring modeling. 相似文献
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Precisely predicting the fatigue life of taut-wire mooring systems has become an interesting and important problem for scientists and engineers since there are still difficulties in the inspection and maintenance of mooring lines in a rough sea environment especially in deep waters. In this paper, a comprehensive fatigue analysis is performed for a polyester taut-wire mooring system of an FPSO based on the time domain dynamic theory, rainflow cycle counting method and linear damage accumulation rule of Palmgren-Miner. Three influential factors in the fatigue analysis including the pre-tension, dynamic stiffness and T-N curve are investigated in detail. Two polyester T-N curves, one is from the DNV- OS-E301 and the other is from the API-RP-2SM, are adopted in the calculation. The fatigue analysis of the mooring system after one-line failure is also carried out. The calculation results indicate that the fatigue life is significantly affected by the T-N curve. The fatigue life decreases with increasing pre-tension, and is largely reduced if taking into account the dynamic stiffness caused by cyclic loading. The analysis also proves that one-line failure has remarkable effects on the fatigue lives of other mooring lines. The present parametric and comparative study is believed to be meaningful to further understanding of the taut-wire mooring system for deepwater applications. 相似文献
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疲劳破坏是海洋结构物发生破坏的一种主要形式,深水半潜平台在海上运输、作业、停滞时会受到交变的风、浪、流载荷作用,进而引起结构关键节点处的疲劳损伤,影响平台安全性。以"海洋石油981"半潜钻井平台为研究对象,利用光纤光栅应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时历数据。将监测位置划分为四个监测板块,采用四点雨流计数法对测点应力进行处理,得到以离散形式给出的应力循环幅度与相应循环周次。参照DNV《海上钢结构疲劳设计规范》推荐的S-N曲线,基于Miner线性疲劳累计损伤原则,得到各个测点处的总体疲劳损伤度。选取具有最大疲劳损伤度的危险测点,并结合海上实测总时长,预测半潜平台的总体疲劳寿命。 相似文献
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海洋等工程结构物在服役过程中的受载历程是一个随机过程。研究裂纹在谱载荷作用下的扩展规律对可靠预报平台等结构物的疲劳寿命具有十分重要的意义。提出了一个由应力比和裂纹尖端约束及塑性区尺寸为主要参数计算裂纹张开比,来考查载荷相互作用下疲劳裂纹扩展寿命的计算模型。用该模型对几种谱载荷作用下疲劳实验结果进行了预测,将预测结果与不考虑裂纹闭合的线性损伤模型及疲劳计算程序FASTRAN的预测结果进行了比较,表明本模型能较好地预测谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展。 相似文献
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Design Curves for Mooring Lines of Turret Mooring Systems 总被引：1，自引：0，他引：1
Gao Jie Tan Jiahua Chen Xiaohong
Associate Professor Shanghai Jiao Tong University Shanghai
Professor Shanghai Jiao Tong University Shanghai
Lecturer Shanghai Jiao Tong University Shanghai 《中国海洋工程》1997,(4)
This paper presents a series of design curves to aid in the selection of turret mooring systemsfor tankers based Floating Production Storage and Offloading(FPSO)systems.These curves are appropri-ate to water depths ranging from 100m to 600m.The curves can be used as a preliminary design tool,al-lowing the designer to quickly evaluate alternative mooring system configurations,including the numberof mooring lines,the characteristics of chain and wire rope to be deployed and the initial tension.With aknowledge of the total environmental force and vessel motion characteristics,the designer can determinethe appropriate system for closer evaluation. 相似文献
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随着智能化研究成为当今科技发展的热点,结合智能优化算法的浮体系泊系统自动化设计成为一个将现代方法应用于传统工程领域并提高设计效率的研究对象。针对浮体的系泊系统,以悬链线式系泊方式为研究对象,分析得出了系泊缆与不同选材参数之间的规律,建立系泊系统自动化设计方法,选用遗传算法作为算法基础,实现方案的智能优选,进行了有效的探索研究;开发了系泊系统自动化设计的自主程序,完成了典型的单根系泊缆的单点系泊系统以及多段组成风分布式系泊系统的研究,验证了方法的可行性,为系泊系统的自动化设计这一技术问题提供了解决方法与工程的应用手段。 相似文献
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Fish cages in the open sea are exposed to cycle loads due to irregular wave climate during their service life, and thus the fatigue reliability assessment of mooring system should be conducted to ensure the safe operation. The aim of this study is to evaluate the fatigue failure probability of mooring system for fish cage. Numerical simulation of net cage in random waves is performed and the time dependent approach is applied to conduct the fatigue reliability analysis of shackle chains based on S-N curve method. The sensitivity analysis of fatigue reliability of mooring line to the uncertainty of random variables in the fatigue limit state is conducted. In addition, the system reliability for mooring system is analyzed and the effect of the initial pretension and safety factor on system reliability is investigated. The results indicate that a case without the initial pretension on anchor lines is helpful to decrease the failure probability of mooring system and the safety factor of mooring lines in the current regulation is conservative for the system reliability against fatigue damage. 相似文献