浅海重力式平台的疲劳分析

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yhl_2011
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浅海重力式平台是一种主要应用于近海海域石油钻探的工作平台,它主要是依靠自身的重力固定于海底地基。重力式平台主要由四部分组成,平台甲板、立柱、储油沉箱和桶形裙板。根据我国的沿海海域的情况,我国大部分的中小油田都属于边际油田,针对我国海洋环境的特殊性和复杂性以及重力式平台的各种优点,浅海重力式平台将会在我国海域的大部分油田中发挥重大作用。由于工作环境非常恶劣,故对于重力式平台的疲劳分析变得非常重要。对于重力式平台而言,结构立柱与平台甲板和储油沉箱的连接部位往往承受着高频率的交变载荷,更容易出现裂纹最终导致结构疲劳失效,故有必要对平台结构进行详细的疲劳寿命计算。本文主要阐述了浅海重力式平台结构疲劳分析的基础理论和方法,基于海洋平台的作业环境,对目标平台进行静动力分析,确定了应力集中区域,并根据谱疲劳分析方法通过选取应力集中区域的节点以及典型节点来估算平台结构的疲劳寿命。本文的具体内容如下:1、阐述了海洋环境风、波浪、海流和冰四种载荷的基本理论以及疲劳分析的基础理论和研究方法。2、针对渤海海域的海洋环境对目标平台进行建模,然后对浅海重力式平台进行静力分析,分析了结构的位移和应力,其次又对平台进行了模态分析,得到了平台的固有属性如固有频率和振型,之后对平台在波浪载荷的作用下进行了瞬态动力分析,分析了平台结构的应力和位移,并对平台的结构进行强度校核,通过静动力分析的对比求出了动力放大系数,最后对冰载荷作用下的平台进行瞬态动力分析,分析了结构的位移响应随冰厚和冰速两个因素的变化规律,并对这两个因素的影响程度做了比较分析。3、通过静动力分析选择目标平台较大应力的节点,即立柱与平台甲板连接处以及立柱与储油沉箱上下表面的连接处的节点作为疲劳分析的计算节点,以渤海海域的海况为研究对象,通过计算海况的应力传递函数继而求得响应的应力谱密度函数,再根据S-N曲线和线性累计损伤理论来计算平台节点的疲劳损伤从来求得疲劳寿命。本文的研究内容对浅海重力式平台结构的模型建立以及进一步计算平台的疲劳寿命提供一定的参考。
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