FPSO(Floating Production Shortage and Offloading)浮式生产储卸油装置广泛服役于我国渤海与南海海域,由于自身并没有动力系统,FPSO需要利用系泊系统实现对平台的海上定位,从而保证生产作业。作为单点系泊系统的一种,软刚臂式单点系泊系统(Soft Yoke Mooring System,SYMS)广泛应用于渤海油气开发中。软刚臂系泊系统由系泊导管架、YOKE(系泊刚臂和压载舱)、系泊腿及系泊支架等四部分组成,各部件之间由旋转铰和回转支承连接,通过压载舱中的压载液提供系泊回复力,将油气开发平台限定在相对固定区域。多铰组成的软刚臂系泊系统是一个典型的多体动力学系统,随着FPSO服役年限的增加,软刚臂系泊系统铰结构易发生由复杂恶劣海况影响的疲劳损伤现象。本文针对软刚臂系泊系统铰结构承受海洋环境载荷作用的长期在役行为开展研究,提出了一种基于模型实验与现场监测的铰结构疲劳寿命评估方法。首先分析了铰节点的结构形式,在考虑铰间间隙的情况下,建立了含间隙铰结构运动约束模型。通过弹性力学分析了铰结构的接触应力分布规律,计算了最大接触应力。同时考虑铰间摩擦行为分析了铰结构摩擦切应力,利用摩擦切应力与最大接触应力合成铰结构接触区域应力,以铰结构接触点平面应力状态的最大主应力作为接触区域热点应力。针对铰结构摩擦系数难以现场测量的难点,开展铰结构缩比模型物理实验,确定了适用于铰结构的法向接触力模型与修正的库伦摩擦力模型,分析了其往复运动状态下的接触特性,根据实验结果计算出铰结构的摩擦系数。进而设计了铰结构现场监测方案,在渤海某FPSO建立铰结构现场监测系统,实时监测铰结构摆动角度、应力应变等信息,通过轴向测点的应变数据计算了系泊腿的法向轴力。结合物理实验测得摩擦系数与现场监测应变数据,计算出平台铰结构接触区域热点应力。采用雨流计数法提取应力循环(35)?_i-n_i,代入疲劳断裂极限状态方程评估了铰结构疲劳寿命。结果表明,铰结构疲劳寿命低于设计指标,应密切关注铰结构的长期服役状态,加强预防性维护,保证海洋平台的安全生产作业。