随着大量深海油气田、伴生油气田和边际油气田的发现,与固定油气勘探平台相比,FPSO在投资少、建造周期短,可重复利用等方面的特点日益突出。FPSO在海洋工程领域占据越来越重要的地位。工作于海洋的交变载荷环境中,上部模块的疲劳寿命直接影响FPSO的服役期限。而目前针对上部模块疲劳特性的研究较为欠缺,本文以某海域服役的FPSO及其载荷环境为基础,分析了上部模块的疲劳特性,指出其疲劳薄弱环节,具体研究内容如下:1)分析FPSO在海洋环境中所受载荷,推导船体的运动响应方程;阐述利用波浪谱进行FPSO运动统计预报的基本原理;应用MOSES软件计算船体在各个浪向下的RAO,根据波浪散布图,求解船体的加速度运动响应统计值。2)研究FPSO船体在水中产生静水弯矩和波浪弯矩的原理,探究船体梁变形强迫上部模块所受内应力大小的影响因素;利用Ansys Workbench软件求解上部模块在不同装载状态、海况条件下的瞬态动力学响应。3)分析疲劳裂纹产生的机理以及影响零件疲劳寿命的因素,提出FPSO上部模块的疲劳分析方法,定义疲劳损伤的评价准则;利用Ansys nCode DesignLife软件验证上部模块是否满足25年的设计寿命要求,定位疲劳薄弱环节。4)对各种抗疲劳设计理念的特点及适用场合进行分析;改进上部模块疲劳薄弱环节的结构,对比改进结构与原结构在相同工况条件下的疲劳损伤程度,证明改进方案可以提高上部模块的疲劳强度。通过本课题的研究,得出服役于海上的FPSO上部模块的疲劳特性以及薄弱环节的改进方法,指明上部模块的检修重点,保证上部模块的正常生产工作,为FPSO的油气开采打下良好的基础,进而带动整个海洋工程领域的发展,将会产生重要的社会效益和经济效益。