基于谱分析法的深水海洋平台疲劳寿命分析

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海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方法研究-概述说明以及解释

海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方法研究-概述说明以及解释

海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方法研究-概述说明以及解释1.引言引言部分1.1 概述近几十年来,随着海洋工程的快速发展,海洋工程结构的腐蚀疲劳问题已成为影响海洋工程安全可靠运行的重要因素之一。

腐蚀疲劳是指结构在强烈海洋环境中受到腐蚀作用,导致其力学性能逐渐下降,并在实际载荷作用下发展出疲劳裂纹的现象。

由于海洋环境的复杂性和严酷性,腐蚀疲劳问题对海洋工程结构的安全性和可靠性产生了严重威胁,因此对海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命进行准确评估具有重要意义。

1.2 文章结构本文分为六个主要部分。

首先是引言部分,介绍了研究的背景、意义以及论文的结构。

其次,文献综述部分对目前关于海洋工程结构腐蚀疲劳寿命评估方法的研究进行了系统总结和分析,包括常用的试验方法、模型及其优缺点。

然后,本文提出了一种基于xxx原理的海洋工程结构腐蚀疲劳寿命评估方法,包括xxx的理论基础、建模方法和计算流程。

接着,我们通过实验验证了该方法的准确性和可靠性,并与现有方法进行了对比。

最后,本文总结了研究成果,讨论了该方法存在的不足和未来的研究方向。

1.3 目的本文的目的是通过对海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方法进行研究,提供一种准确、可靠、适用于实际工程应用的评估方法,为海洋工程结构的设计、检测和维护提供科学依据。

通过对现有的腐蚀疲劳评估方法的总结和分析,本文旨在解决目前方法存在的不足之处,并提出一种更加准确可靠的评估方法。

本文的研究成果将有助于提高海洋工程结构的安全性和可靠性,减少事故风险,促进海洋工程的可持续发展。

2.正文2.1 腐蚀疲劳的定义和机理腐蚀疲劳是指海洋工程结构在受到海水腐蚀的同时,还要承受波浪和风力等外界载荷作用下的疲劳破坏。

腐蚀疲劳的发生会对海洋工程结构的安全性能和使用寿命造成严重影响。

因此,对于腐蚀疲劳的评估方法的研究具有重要意义。

腐蚀疲劳的机理主要包括海水腐蚀作用、载荷作用及其交互作用。

首先,海水腐蚀会使得结构材料的强度和韧性下降,破坏其原有的防护层,进一步加速结构的腐蚀速度。

半潜平台结构疲劳寿命评估方法比较

半潜平台结构疲劳寿命评估方法比较

中各 短期海 况 总 数 ; 为带 宽 系 数 ; m, A( 8 )为 雨
流修 正 系数 。计算 雨 流修正 系数 的经 验公 式为
A =0 + ( 1—0 ( ) 1—8 。 )。 () 5
2 谱 方 法计 算 结构 疲 劳 寿命
冯 国 庆 对 疲 劳 强 度 评 估 中 的 谱 方 法 流 程 进 行 8
= 12 0 z .8 T。 () 3
2 1 S N曲线计 算疲 劳寿 命 . — 对 于 特定 海 区作 业 的海 洋平 台 ,其 服 役 期 间 所
遭 遇海 况 的长期 分布 可 由该 海 区 的波 浪散 布 图确 定 。 根据 Mie 法 则 ,总 的疲 劳 应 力 参 数 可 由各 短 期 海 nr 况 的疲劳 应力参 数 线 性 叠 加 而得 。考 虑雨 流修 正 和 低应 力 范围修 正后 , 构疲 劳应 力参 数可 表达 为 ¨ 结
分 布 的均方差 ;F为伽 马 函数 ;o为各个 短期 海况 的 f
应 力 响应跨零 频 率 ; y 为各 个 有义 波高 H S和 过零 周 期 组合 ( 短期 海况 ) 出现 的概 率 ; k为 波 浪散 布 图
图 2 热 点 应 力 幅值 传 递 函数
Fi. Tr n f rf ci n fsr s m p i e a o —p t g2 a se un to so te s a lt th ts o s ud
s u trs Moe v r h aiu t s a g sa p cf t cu a on r rdce i p cr m n t cu e . ro e ,te ft e sr srn e ts e i c s u trljitae pe itd w t se t r g e i r h u ad

海洋平台的极限强度分析方法探析

海洋平台的极限强度分析方法探析

海洋平台的极限强度分析方法探析1 概述能源是人类社会发展的物质基础。

随着经济的快速发展,石油的需求量日益提高,同时陆地石油不断减少,海洋石油开发成为热点。

平台工作水深不断增加,传统海洋平台运动性能和定位方式难以满足要求。

固定式平台因自重和造价等因素也不能适应深海环境,所以研发新型的适应深海的浮式海洋平台。

分析、设计、制造能适应多种水深、多种工作环境的海洋平台十分必要。

近年来国内外学者对平台的设计研究较多,而对平台的结构强度及可靠性分析不够,而且多数研究仅限于简单板、加筋板或固定式平台结构,对平台结构的复杂的节点结构、关键的横撑构件等极限强度研究不够。

本文将利用船体有限元分析方法,根据相关资料采用大型通用有限元软件对平台的整体结构进行有限元模拟,按照结构的实际情况确定有限元网格的规模和单元的类型,建立结构有限元模型。

2 环境载荷对于工作地点在大海中的海洋石油平台经受的外界环境载荷主要包括风、波浪、海流、冰以及地震海啸等,本文主要考虑风、波浪和海流三大主要环境载荷。

2.1 风载荷海洋结构物设计过程中,风载荷对稳性、定位系统和局部结构强度等的影响必须考虑。

目前工程界对脉动风的描述,一般有稳定部分和变动部分。

海工界经常使用的是NPD谱和API谱。

2.2 海流载荷海流存在于距离海平面的一定深度,因此对于水下构件以及海底构件会产生力的作用,同时影响着平台方位的选择以及船舶靠岸等。

潮汐流和风浪流是海流两种类型,前者是由于天体运动形成的引潮力引起的,后者是由于气象、水文等因素引起的。

余流的主要组成部分是风海流。

对于海洋平台所受的风和流载荷,通常是通过风动试验来取得其载荷的大小。

2.3 波浪载荷海洋结构物在波浪作用下产生的作用效应有:(1)拖曳力作用,这是由于流体不是理想流体而引起的粘滞效应;(2)惯性力作用,这是由于附加质量效应引起的;(3)散射效应,由于入射波受到结构物阻碍引起的;(4)自由表面效应。

结构物界面的特征尺寸和波长是影响波浪载荷对于结构物作用的重要影响因素。

基于疲劳可靠性优化设计的深水导管架平台多级模糊选型

基于疲劳可靠性优化设计的深水导管架平台多级模糊选型

rmees h a tr w ihh de/eso h y es lcino e pw tr a k t lt r w r o rh nieyc n iee . a tr ,tefcos hc a l t n tetp ee t fd e ae c e af m eec mpe e svl o sd rd b o j p o
糊 因素 , 有 利 于 对 深 水 导管 架平 台设 计 方 案 做 出合 理 的评 价 。 更
关键词 : 深水导管架平台 ; 优化设计 ; 谱分析 ; 三级模糊优选 ; 疲劳可靠性指标
中图 分 类 号 :E5 T 4 文 献标 志 码 : A [i1 .9 9ji n 17 —0 5 2 1. 20 0 I :0 36 /. s.6350 .00 0 .2 f 1 s
1z d. Th o ri iild sg c e s wih di e e t cur y e r o s d Th p i lsr cu e d sg a a tr ye e fu n t e in s h me t f rntsr t e tp s wee prpo e a f u e o tma tu tr e in p r mee s
基 于 疲劳 可靠性 优 化 设 计 的深 水 导 管架 平 台多级模 糊选 型
杨 秀 娟 , 宗祥 修 ,闫相 祯 冯 永 训 ,
( . 国石 油 大 学 储 运 与 建 筑 工 程 学 院 山 东 东 营 2 7 6 ; . 利 工 程 设 计 咨 询 公 司 山 东 东 营 2 72 ) 1中 50 1 2 胜 5 0 6
选 方法 对 优 化 后 的 方 案进 行 模 糊 优 选 , 以 20m 水 深 导 管架 海 洋 平 台作 为 实 例进 行 分 析 。结 果 表 明 , 传 统 分析 并 0 与

海洋工程结构物疲劳强度评估指南

海洋工程结构物疲劳强度评估指南

第1节 第2节 第3节 第4节 第5节
概述 ................................................................................................................... 1 定义 ................................................................................................................... 1 S-N 曲线方法 ...................................................................................................2 断裂力学方法 ................................................................................................... 3 结构节点类型 ................................................................................................... 3
第 4 章 疲劳安全系数 .............................................................................................33
第 1 节 一般规定.........................................................................................................33

海洋平台设计与分析考核试卷

海洋平台设计与分析考核试卷
A.韧性
B.塑性
C.弹性
D.强度
11.以下哪个软件在海洋平台结构分析中应用较为广泛?()
A. AutoCAD
B. ANSYS
C. CATIA
D. MATLAB
12.海洋平台设计中,以下哪个因素对平台结构振动影响最大?()
A.波浪载荷
B.海流速度
C.结构刚度
D.结构质量
13.以下哪种类型的海洋平台主要用于海洋观测和研究?()
6.为了提高海洋平台的抗腐蚀性能,可以采用______和______等方法。
7.海洋平台设计中,______和______是评估结构疲劳寿命的两个重要因素。
8.适用于边际油田开发的海洋平台类型包括______和______。
9.海洋平台设计中,______软件常用于进行结构动力响应分析。
10.在海洋平台的环境适应性设计中,需要考虑的海洋环境因素主要有______、______和______。
A.材料性能
B.结构设计
C.海洋环境
D.人为操作
2.以下哪些类型的海洋平台属于浮式平台?()
A. FPSO
B.自升式平台
C.半潜式平台
D.钻井船
3.海洋平台设计中,以下哪些参数与波浪载荷相关?()
A.波高
B.波周期
C.波向
D.海流速度
4.以下哪些方法可以用于提高海洋平台的抗腐蚀性能?()
A.涂层保护
A.固定式平台
B.浮式平台
C.群岛式平台
D.潜水式平台
2.以下哪项因素对海洋平台的设计影响最大?()
A.海水深度
B.海流速度
C.气象条件
D.地质条件
3.海洋平台设计中,以下哪个参数是描述平台稳性的重要指标?()

FPSO的船舶疲劳与结构损伤评估研究

FPSO的船舶疲劳与结构损伤评估研究

FPSO的船舶疲劳与结构损伤评估研究FPSO是Floating Production, Storage and Offloading的缩写,指的是浮式生产、存储和卸油装置。

作为海洋油田开发的重要设施之一,FPSO承载着海上生产平台、储油设备和油船的功能,同时还需要承受海洋环境的各种影响。

在长时间运行的过程中,FPSO的结构会遭受疲劳和损伤,因此对FPSO的船舶疲劳与结构损伤进行评估研究是非常必要的。

首先,为了准确评估FPSO的船舶疲劳和结构损伤,需要对其工作环境和荷载进行全面的分析。

FPSO在海洋环境中受到的波浪、风力、海流等外部环境因素的作用,以及油气生产和储存过程中的负荷变化,都会对其结构产生影响。

因此,在评估过程中需要考虑FPSO的工作区域和天气条件,以及实际运营中的荷载情况。

其次,针对FPSO的结构特点,需要采用适合的评估方法和工具进行分析。

由于FPSO结构复杂,一般由多个部分组装而成,因此在评估过程中需要考虑各个部分的连接和相互作用。

同时,由于FPSO长时间处于海上运行,评估方法还需要考虑疲劳寿命、裂纹扩展等因素。

为了评估FPSO的船舶疲劳和结构损伤,可以采用有限元分析(FEA)和疲劳分析两种主要方法。

有限元分析可以通过模型分析FPSO结构在不同荷载作用下的应力和变形情况,从而判断其结构的安全性和稳定性。

疲劳分析则通过对结构的周期荷载历程进行分析,计算结构在多次循环荷载下的应力和应变变化,从而预测结构的疲劳寿命。

在评估FPSO的船舶疲劳和结构损伤时,还需要考虑到外部环境因素和操作及维护等因素的影响。

例如,FPSO在海洋环境中的抗风、抗浪性能、避免润滑剂泄漏等安全性要求,以及正常操作和定期维护等措施的采用,都会对其疲劳和结构损伤产生影响。

因此,在评估过程中需要综合考虑这些因素,制定相应的安全措施和维修计划,保证FPSO的正常运营和安全性。

综上所述,FPSO的船舶疲劳与结构损伤评估研究对于确保FPSO的安全运营和延长使用寿命具有重要意义。

深水多跨海底悬空管道的疲劳分析

深水多跨海底悬空管道的疲劳分析

深水多跨海底悬空管道的疲劳分析
余志兵,孙国民,戚晓明,高嵩
(海洋石油工程股份有限公司,天津300452)
摘要:介绍基于疲劳分析准则的多跨海管自由悬跨评估方法,采用有限元分析软件Abaqus,结合管-
土相互作用参数,建立多跨海管数值计算模型,提出悬空管道模态分析方法,并基于Palmgren-Miner线性
(5)
式中:Fa为轴向抗力;foat为涂层有效系数,对聚
合物,一般取0.6。 轴向摩擦系数冷=Fa/Qs。 (3) 侧向抗力 侧向抗力包括被动土抗力和被动库仑摩擦阻力。 被动土抗力计算式为
被动库仑摩擦阻力计算式为
F' = N
(7)
式中:〃c = tan+,其中+为内摩擦角。
侧向抗力Fr=Fp +F'。
于一0.5,即 Seff/PE〉一0. 5。
上述条件适用于单跨(孤立跨),即悬跨的静 态和动态特性不受相邻悬跨的影响。相反,在多跨 中每个悬跨的静态和动态特性受到相邻悬跨的影 响,即这些自由悬跨是相互作用的。上述推荐公式 显然不适用。针对多跨问题,DNV-RP-F105规范 建议采用近似的响应表达式或精确的有限元法进行 自由悬跨分析,以获得应力幅值和固有频率。
4工程算例
4.1输入参数 以中国南海某油气田采用的单层管道为例进行
多跨模态分析和疲劳评估。该管道为单层管,外防 腐涂层为3层聚乙烯,厚度为3. 1 mm,密度为 940 kg/m3 ;管道总长度为27 km,设计寿命为 25 a。管道输送介质为油和水,密度为293 kg/m3 ; 管道内腐蚀裕量为3 mm。管道结构相关设计参数 如表1 所示)
第36 卷第3 期 2021年06月
文章编号:1001-4500(2021)03-0058-04

中国海上油气2010年第22卷总目次

中国海上油气2010年第22卷总目次

何 宁 王 波
伊 鹏 刘 衍 聪
海洋 平 台发电机 组凋平 可控 液压顶 升系统 的设 计与应 用
… … … … … … … … … … … … … … 姜 瑞 忠 张 晓 亮 马 江 平 等 ( 7) 2
驱 油用 聚合物 溶液粘 浓关 系分 类描述

…… ……… …… …… …… ……… 康晓 东 冯 国智 张 贤松等 ( 0) 3 ……… …… …… ……… …… …… …… 姜 鹏 伟 ( 7) 3
弟 一 第 二 期
深 水崎 岖海底 区不 同采集 方 向地震波 照 明能量 分布 特征研 究 …… …… … 李 绪 宣 温 书亮 尹
青 东 凹陷凹 中隆控藏 作用 分析
成 ( 3) 7 微 ( 3) 8 饶 ( 1) 9
… … … … … … … … … … … … … … … … … 陈 国 童 王 亮 牛 成 民等 ( 7) 7
拟抛 物线方 程在 异常 高压气 藏地 质储 量计算 中的应用 … …… ……… … 张迎春 赵春 明 童凯 军等 ( 9) 9 刘洪 杰等 (0 ) 1 8 戴 卫 华等 ( 1 ) 1 1 低 阻油层含 水饱 和度 计算方 法研究 —— 以渤海 A 油 田新 近 系低 阻油层 为例 … …… 王 培春 吕洪志 (0 ) 14 利用 遗传算 法求取 气 井真表 皮 系数 …… …… …… ……… …… ……… … 戴卫 华 张迎春 反褶积 试井 方法在 渤 海油 田的应用
朱 伟 林 米 立 军 高 乐 等 ( 1 )
辽西 凹陷锦 州 2 — 51大型轻 质油 田发现 的地 质意 义 … …… …… ……… … 徐 长贵 周心 怀 邓津辉 等 (7)
渤 海 Q3 — 北 地 区 稠 油 层 预 测 … … … … … … … … … … … … … … … … … 田 立 新 周 东红 明 君 等 ( 2) 26 1

基于谱分析的自升式平台疲劳强度评估方法研究

基于谱分析的自升式平台疲劳强度评估方法研究

环境 载荷 的持续作 用 ,其结 构 中产 生大小交 替变化 的 分为 简化分析 法和谱 分析法 ,在海洋 工程疲 劳可靠 性
应 力 ,极 易 发 生 疲 劳破 坏 ,从 而威 胁 整 个平 台 的安 分析 的所有方 法 中 ,谱分析法 被认 为是最精 确 的。谱 全 。 因此 ,对 自升 式平 台进 行准确 合理 的疲劳计算 是 分析 方法概 念清 晰 ,物理 意义 明确 ,这种 方法避 免 了
Li n Yi , Zh a n g J i — z e , Ya n g Ti n g — in r g
(1 Ha r b i n E n g i n e e r i n g Un i v e r s i t y , Ha r b i n 1 5 0 0 0 1 ; 2 C OS C O( Z h o u s h a n ) S h i p y a r d C o . , L t d . Z h o u s h a n 3 1 6 1 3 1)
s t r u c t u r e f a t i g u e a s s e s s me n t or f J a c k — u ps . Ke y wor ds :J a c k — u p;f a t i g ue ; s p e c t r a l a na l ys i s ; in f i t e e l e me n t
D e s i g n&r e s e a r c h设计 与研 究
基 于谱分析 的 自升式平 台疲劳强度评估方法研究 林 一’ ,张 吉泽 ,杨 Nhomakorabea婷 婷
( 1 哈尔滨工程大学 , 哈尔滨 1 5 0 0 0 1 ;2 舟山中远船务_ T程有限公 司,舟山 3 1 6 1 3 1 )

海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究

海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究

2、碰撞损伤与疲劳寿命的风险评估
在碰撞损伤方面,应针对不同的碰撞形式,识别出可能造成的危害,并估计 其发生的概率与后果。在疲劳寿命方面,应根据疲劳损伤机理和寿命评估结果, 确定不同部位的结构在给定寿命周期内可能出现的疲劳裂纹及扩展情况,并制定 相应的风险控制措施。
3、可靠性风险评估
3、可靠性风险评估
可靠性风险评估是对海洋平台结构在规定时间内的可靠性能否满足预定功能 的要求进行评估。通过综合考虑结构可靠性、环境条件和维修等因素,评估出平 台发生故障的概率及后果,以便及时采取措施降低风险。
五、结论
五、结论
海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究对保障海洋工程的安全 性和可靠性具有重要意义。本次演示从碰撞损伤及可靠性分析、疲劳寿命评估和 风险评估三个方面进行了详细阐述,为提高海洋平台的安全性与可靠性提供了重 要理论支撑和实践指导。然而,仍有许多问题需要进一步探讨,如复杂环境下海 洋平台结构的疲劳损伤机理研究、先进的风险评估方法开发以及海洋平台结构的 全寿命运程管理等方面,有待后续深入研究。
四、风险评估
1、风险评估概念及步骤
1、风险评估概念及步骤
风险评估是对某一事件可能带来的风险进行定性或定量分析的过程。具体步 骤包括:定义风险目标、风险识别、风险估计、风险评价和风险控制。通过对海 洋平台结构碰撞损伤和疲劳寿命进行风险评估,可为其可靠性与安全性提供有力 保障。
2、碰撞损伤与疲劳寿命的风险 评估
三、疲劳寿命评估
1、疲劳损伤原因及危害
1、疲劳损伤原因及危害
海洋平台结构疲劳损伤主要由交变载荷引起,包括风、浪、流等自然因素和 作业载荷等人为因素。疲劳损伤会导致结构疲劳裂纹的产生和扩展,严重时可能 导致结构破坏。因此,对海洋平台结构的疲劳寿命进行评估至关重要。

海底管道维修过程中的疲劳分析研究

海底管道维修过程中的疲劳分析研究
第8期
- 15 -
海底管道维修过程中的疲劳分析研究
叶宏平1,董树阳1,王凤莲2,冷枝1,刘洋1
(1.海洋石油工程股份有限公司安装公司, 天津 300452) (2.海洋石油工程股份有限公司设计公司, 天津 300452)
[摘 要] 在海洋油气田中,海底管道是输送油气水介质的关键设施,海底管道一旦遭受破坏,油气田的正常生产将无法进 行。海底管道的维修十分重要。本文依据S-N曲线及MINER线性累计损伤理论,利用OFFPIPE软件建立海底管道铺设模型,对 海底管道维修过程进行疲劳分析,论证了各对应海况下按方案施工的可行性,同时也为维修过程选择合理的施工海况提供 了计算支持。 [关键词] 海底管道;维修;S-N曲线;MINER理论;疲劳分析
4.2 疲劳分析标准 疲劳分析中引入设计疲劳因子作为安全系
数,要求疲劳损伤与设计疲劳因子乘积小于1。根
第8期
叶宏平等 海底管道维修过程中的疲劳分析研究
- 17 -
据DNV-OS-F101规范,不同阶段要求的设计疲劳 因子可从表3中选取。
表3 许用设计疲劳因子
安全等级



设计疲劳因子
3
5
10
根据规范要求,通常情况下安装阶段、调试 阶段及操作阶段分配比例为10%、10%和80%。但 是由于不同阶段对于疲劳许用量的需求不同,可 以根据情况进行调整。例如,对于在操作阶段在 海床上没有疲劳抵抗需求的管道,分配比例可以 进行相应调整,安装阶段、调试阶段及操作阶段 分配比例为80%、10%和10%。
南海某气田一条单层长输海底管道1995年铺 设完成并投入使用,设计寿命为40年。2013年该 管道压力出现异常,经水下调查发现,在KP500附 近相距400m的南北两侧阀组,由于外物钩挂出现 渗漏、保护罩侧翻及管道悬跨等问题。当时为了

船舶结构疲劳分析与修复技术

船舶结构疲劳分析与修复技术

船舶结构疲劳分析与修复技术船舶在海洋中航行需要面对复杂的自然环境,如风、浪、海浪等。

长时间的海上航行还会给船舶结构带来疲劳损伤,这些都需要进行及时分析与修复。

一、疲劳分析疲劳分析是船舶结构工程师的一项重要工作。

在船舶疲劳分析中,需要对船舶各个部位的结构进行认真研究,分析其在海上航行时所承受的载荷和振动情况,以及其与其他部分之间的相互影响等。

首先需要进行结构计算和有限元分析,以确定船舶各个部分的强度和稳定性。

然后通过载荷分析,分析船舶在海上航行时所承受的动态载荷情况,比如船体的摆动、船体的偏振等。

最后,还需要分析结构损伤和疲劳寿命等问题,为后续修复提供信息。

二、疲劳损伤修复当船舶结构出现疲劳损伤时,需要及时进行修复。

疲劳损伤修复的具体方案需要根据损伤的性质、严重程度和位置来制定。

一般情况下,疲劳损伤修复采用补强措施来加强疲劳损伤部位,以保证船舶结构的安全性。

比如,可以在疲劳损伤部位焊接加强板、加强筋等来提高船体的刚度和强度。

需要注意的是,在进行疲劳损伤修复时,需要综合考虑船舶的疲劳寿命和安全性。

只有将这两者平衡起来,才能制定出合理的修复方案。

三、船舶结构疲劳分析与修复技术的发展趋势随着科技的发展,船舶结构疲劳分析与修复技术也在不断进步和完善。

其中,数字化技术和机器学习技术的应用为船舶结构疲劳分析与修复带来了新的思路和方式。

数字化技术可以帮助工程师对船舶结构进行精确的建模和分析,提高分析准确性和效率。

机器学习技术则可以利用数据分析预测和识别潜在的疲劳损伤,帮助船舶工程师及时发现并采取措施。

此外,还有一些新材料的出现,如碳纤维和玻璃纤维等,可以更好地加强和修复船舶结构。

同时,一些新型的自愈合材料也可以在船舶结构疲劳分析与修复中发挥出更优异的性能。

综上所述,船舶结构疲劳分析与修复技术在海事行业中扮演着重要角色。

未来,随着科技和材料的不断更新与发展,这些技术必将得到更好发挥,并为海事行业的不断提升和进步做出重要的贡献。

深水海底管线的全寿命风险分析与安全预警管理

深水海底管线的全寿命风险分析与安全预警管理

具体风险曲线情况如 图1 所示。

从引起事故的概率和事故后果严重程度对风险 影 响因素进行分析 ,导致管线失效的概率因素主要 有第三方破坏 、腐蚀 、设 计 、误操作 四个方 面 , 它们包含管线运行全寿命周期 ,后果严重程度主要
从 泄 漏后 果进 行 分析 。通过 对深 水海 底管 线历 史 资
第3 4 卷第 3 期 ( 2 0 1 5 . 0 3 )( 行业论坛)
深水海底管线的全寿命风险分析与安全预警管理
邹颖 ’ 周晶 1大连理工大学城市学院 2大连理工大学
摘要 :深水海底 管线的全寿命风 险分析 ,需要考虑管线的全寿命各 个阶段 ,根据设备 可靠 性 原 则 ,深 水 海底 管 线 运行 全 寿 命 周期 分 为 磨 损期 、稳 定 期 、 衰老 期 ,在 此 基 础 上建 立 深 水 海 底 管线 全 寿命 风 险分 析 指标 体 系。提 出 了深 水 海底 管线 全 寿命 风 险 分析 流 程 ,建 立 了深 水 海底 管线风险分析方法模型 ,并对其风险分析 实时过程和风险后果等级进行界定。采用 A L A R . P 风险 评判 原 则 ,提 出基 于风 险 的安 全 预 警模 型 ,使 其 更加 符 合 深 水 海底 管 线风 险分 析 和安 全预 警 管
划分危险辨识 、频率评估 、引起后果评估 、风险认 于深水海底压力 、水 冲击等原因导致管道大面积断 定及 措施 五 个 步骤 ,具 体风 险分 析 如 图 2 所示 。 裂破 坏 ,原油 瞬间 出现大 量泄 漏 的事故 。
_ 一 - - ‘ - _ _ - - - _ - _ - - - _ - ‘ _ ● ● ● ’ _ _ _ ● -
理 需求 。
关键词 :海底管线 ;全寿命 ;风险分析 ;预警模型

某海洋平台水下结构疲劳分析与设计研究

某海洋平台水下结构疲劳分析与设计研究

某海洋平台水下结构疲劳分析与设计研究随着海洋工程的不断发展,越来越多的海洋平台被建造和部署到海洋深处,为能够更加稳定和安全地运行,对其水下结构进行疲劳分析和设计的研究变得越来越重要。

本文将重点探讨这方面的研究成果。

首先,我们需要了解水下结构疲劳分析的基本概念。

疲劳是指材料在重复应力循环下的损伤累积过程,造成的主要原因是结构的应力水平超过了其疲劳极限。

水下结构疲劳分析就是对于每个可能同时作用于结构中的应力进行分析,进而评估出结构在长期重复工作过程中的耐久性。

这项工作关系到结构的安全性和可靠性,是任何一项海洋工程必不可少的一环。

经实践证明,水下结构疲劳分析和设计的关键在于对材料的制备和结构的实际情况进行准确的分析。

其中,疲劳分析中应考虑的因素主要包括:应力设计、疲劳寿命预测、周期校核、疲劳损伤累积、材料精度、载荷条件等方面。

此外,海洋环境的复杂性和不可预测性也是疲劳分析和设计中需要谨慎处理的问题。

为了更好地解决疲劳分析和设计中的问题,海洋平台水下结构疲劳研究逐渐成为当今海洋工程领域的研究热点之一。

最近10年来,国内外的海洋平台的疲劳研究成果丰硕,例如,美国创建了许多高档次的模型试验平台,针对海洋平台在波浪、洋流、海洋环境中的安全性等进行常规测试,深入研究其疲劳性能,并提供了相应的疲劳分析和设计手册;我国也在进行相应的实验探究,同时开展了海洋平台结构疲劳损伤评估技术和维护技术研究,聚焦于海洋平台耐久性预测及维护管理技术的研究和应用。

此外,现代科学技术和海洋平台性能要求的迅速发展,也促进了疲劳分析和设计技术的科学化与规范化,例如:利用计算机数值模拟和有限元分析技术等在理论方面深入挖掘问题。

通过科技进步的推动,一系列新的技术手段与方法陆续被应用到水下结构疲劳分析和设计的研究中,从仿真技术到设计技术,都面临着新的挑战。

这些新的技术和方法有助于解决传统设计方法中不同层级的限制,从而实现更为准确地预测结构的疲劳性能。

深水导管架ECA断裂及疲劳评估研究

深水导管架ECA断裂及疲劳评估研究

DOI :10.3969/j.issn.1001-2206.2023.06.005深水导管架ECA 断裂及疲劳评估研究王鹏,宋昆晟,李朋,刘伟中国石油集团海洋工程(青岛)有限公司,山东青岛266555摘要:与常规导管架相比,深水导管架的节点形式和受力更为复杂。

在进行ECA 分析时,除断裂评估外还需进行疲劳分析,以保证深水导管架节点焊缝的抗断裂性能与疲劳寿命同时满足要求,方能免除焊后热处理。

以陆丰12-3WHP 导管架为例进行了深水导管架断裂及疲劳等ECA 研究。

通过对其在位状态进行评估分析,选取典型的疲劳评估节点和断裂评估节点,进行极限载荷和疲劳载荷谱提取。

参照BS 7910:2019标准,通过断裂力学分析方法,针对给定的初始缺陷尺寸和位置,给出了在疲劳载荷作用下扩展后的最终裂纹尺寸以及临界条件下不同位置的裂纹尺寸,并与无损检测验收准则相比较,确定了免除焊后热处理的可行性,为深水导管架免除焊后热处理提供了新的依据和借鉴。

关键词:深水导管架;焊后热处理;工程临界评估;疲劳;初始缺陷Study on ECA fracture and fatigue assessment of deep-water jacketWANG Peng,SONG Kunsheng,LI Peng,LIU WeiCNPC Offshore Engineering (Qingdao)Co.,Ltd.,Qingdao 266555,ChinaAbstract:Compared with the normal jacket,the joint form and stress of a deep-water jacket are more complicated.Both the fracture assessment and fatigue analysis during engineering critical assessment (ECA)are required to ensure that the fracture resistance and fatigue life of the joint weld of the deep-water jacket can meet the requirements at the same time,so as to eliminate the postweld heat treatment (PWHT).This article takes the LF12-3WHP jacket as an example to carry out an ECA study of the fracture and fatigue of the deep-water jacket.Firstly,the typical fatigue assessment joints and fracture assessment joints are selected to extract the ultimate load and fatigue load spectrum by evaluating and analyzing its in-place status.Then,the final crack size after expansion under the action of fatigue load and the crack size at different positions under critical conditions can be obtained by fracture mechanics analysis based on the given initial defect size and position as per BS 7910:2019Standard.Then,compared with nondestructive testing (NDT)acceptance criteria,the feasibility of eliminating PWHT is confirmed,which provides a new basis and reference for eliminating PWHT for deep-water jackets.Keywords:deep-water jacket;PWHT;ECA;fatigue;initial defect与常规导管架相比,深水导管架具有更为复杂的结构形式,且所处的工作环境更为恶劣,在服役过程中焊缝连接处会存在严重的应力集中,可能会导致节点脆性断裂。

船舶抗疲劳与寿命预测

船舶抗疲劳与寿命预测

船舶抗疲劳与寿命预测船舶作为一种重要的交通工具,在现代社会中扮演着举足轻重的角色。

然而,船舶在长时间的使用过程中,会受到各种因素的影响,导致船体出现疲劳现象,进而影响其安全性能和使用寿命。

因此,船舶抗疲劳和寿命预测的研究成为了船舶工程领域的热点问题。

船舶抗疲劳船舶疲劳是指船舶在长时间使用过程中,由于受到交变载荷的作用,导致船体材料产生损伤和裂纹的过程。

船舶疲劳问题主要源于以下几个方面:1.材料性能:船舶材料在制造和使用过程中,会受到各种因素的影响,导致其性能发生变化。

例如,材料中的微观缺陷、夹杂物等,都会降低材料的疲劳强度。

2.载荷作用:船舶在航行过程中,会受到各种载荷的作用,如波浪、风力、船体自重等。

这些载荷的循环作用,会导致船体产生疲劳损伤。

3.环境因素:船舶所处的环境对疲劳寿命也有很大影响。

例如,海水中的盐分、温度等,都会加速船体材料的腐蚀和疲劳过程。

4.结构设计:船舶的结构设计不合理,会导致应力集中,从而降低船体的疲劳寿命。

为了提高船舶的抗疲劳性能,可以采取以下措施:1.选用高性能材料:选用具有高疲劳强度、良好韧性和耐腐蚀性能的材料,可以提高船舶的抗疲劳性能。

2.优化结构设计:合理布置船舶结构,避免应力集中,可以降低疲劳损伤的风险。

3.采用防护措施:在船舶表面涂覆防护层,可以减缓船体材料的腐蚀和疲劳过程。

4.定期检测和维护:通过对船舶进行定期检测和维护,及时发现并修复疲劳损伤,可以延长船舶的使用寿命。

寿命预测船舶寿命预测是指通过对船舶的疲劳损伤进行评估,预测船舶的安全使用寿命。

寿命预测的主要目的是为了确保船舶在安全范围内使用,避免因疲劳损伤导致的船舶事故。

船舶寿命预测的方法主要包括以下几种:1.基于实验数据的预测方法:通过对船舶疲劳试验数据进行分析,建立疲劳损伤与使用年限之间的关系,从而预测船舶的寿命。

2.基于理论模型的预测方法:根据船舶的载荷、材料性能等因素,建立疲劳损伤的理论模型,预测船舶的寿命。

通过频域信号进行疲劳分析

通过频域信号进行疲劳分析

中国机械工程科技期刊CHINA MECHANICAL ENGINEERING1998年11月第9卷第11期基于功率谱密度信号的疲劳寿命估计Andrew Halfpenny 林晓斌译摘要简单回顾当前存在的从功率谱密度信号计算疲劳寿命的方法,并将说明Dirlik方法能给出与传统时域疲劳计算方法最为接近的结果。

关键词疲劳分析功率谱密度随机加载频率分析中国图书资料分类法分类号TP202传统上根据时域载荷信号求得疲劳损伤,这种时域信号通常是应力或应变。

用时域信号表达周期性载荷很方便,但是用它准确地描述随机加载过程却需要非常长的信号记录。

对于有限元分析来说,处理很长的时域加载信号非常困难。

随机加载条件下的疲劳计算可用另一种方法,即根据压缩的频域信号,随机载荷及响应信号用功率谱密度(PSD)函数分类,动态结构模拟成为一个线性传递函数。

获取一个功率谱密度应力信号通常比获取一个时域应力信号要容易,以一个复杂有限元模型的动态分析为例,进行一个快速的频率响应(传递函数)分析比进行一个时域瞬态动力分析要方便,因为后者的计算量很大。

海上石油工业在80年代初期就遇到这样一个问题:一个石油钻井平台是一个非常复杂的结构,受随机风力及海浪的冲击,一个典型的设计分析也许要考虑70多种施加在结构上的载荷组合。

因为这些载荷是随机的,并且是动态的激发结构,所以使得分析变得更加复杂。

对于这种情况,人们已经证明在时域中进行瞬态动力分析是不可能的。

一个基于频域的有限元分析能够大大简化这个问题。

设计人员现在可以在有限元模型上进行频率响应分析,以求取波高和结构中应力之间的传递函数。

然后将这一传递函数乘以波高功率谱密度,即可获取应力功率谱密度。

为了能将这些快速频域技术用于疲劳分析,我们需要一种方法,从应力功率谱密度推出疲劳损伤。

本文将首先简单回顾时域应力—寿命(S—N)分析技术,然后介绍基于频域的分析方法,最后给出一个比较研究。

1 时域S—N分析方法任何一个疲劳分析总是从结构或零部件的响应开始。

基于LiToSim平台的疲劳寿命评估LtsFatigue软件开发及应用

基于LiToSim平台的疲劳寿命评估LtsFatigue软件开发及应用

基于LiToSim平台的疲劳寿命评估LtsFatigue软件开发及
应用
彭梦瑶;顾水涛;周洋靖;王世猛;冯志强
【期刊名称】《应用数学和力学》
【年(卷),期】2022(43)9
【摘要】针对结构的疲劳问题,考虑随机载荷作用,在自主开发的LiToSim平台基础上,嵌入结构疲劳分析数值计算程序.基于LiToSim平台开发LtsFatigue疲劳软件,运用时域疲劳算法,通过雨流计数法对应力时程曲线处理并计算结构疲劳寿命;引入频域疲劳算法,基于应力响应功率谱根据应力循环分布估算疲劳寿命;通过齿轮算例进行疲劳分析,与商业软件对比,验证了LtsFatigue定制化疲劳软件时域法、频域法的计算精度,同时,频域算法有效提高了计算效率,凸显了LtsFatigue软件的优势.基于LiToSim平台的LtsFatigue定制化疲劳软件开发,对大型复杂结构的疲劳仿真具有重要的应用价值.
【总页数】11页(P976-986)
【作者】彭梦瑶;顾水涛;周洋靖;王世猛;冯志强
【作者单位】重庆大学土木工程学院;重庆励颐拓软件有限公司;西南交通大学力学与航空航天学院
【正文语种】中文
【中图分类】O346.2
【相关文献】
1.基于ANSYS的海洋平台局部构造疲劳寿命评估的网格精度和外推方法研究
2.基于SESAM的自升式海洋平台疲劳寿命评估研究
3.基于ANSYS分析软件的海洋平台局部构造疲劳寿命评估研究
4.基于ANSYS分析软件的海洋平台局部构造疲劳寿命评估研究
5.基于LiToSim平台的海上风机过渡段优化软件开发
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基于谱分析法的深水海洋平台疲劳寿命分析作者:关放李开宇
来源:《名城绘》2017年第06期
摘要:导管架平台在服役期间受到海洋复杂载荷的作用而易产生节点疲劳破坏。

由于交变应力的随机性,本文采用随机波浪谱和线性疲劳累积损伤理论对导管架式海洋平台在波浪荷载作用下的疲劳进行计算。

波浪载荷则使用Morison方程计算,并结合所计算的关键节点的热点应力函数及P-M波浪谱得出疲劳累积损伤。

本次分析同时考虑波浪长期随机性对结构疲劳强度的影响。

本文根据此理论使用SACS软件对南海海域某导管架平台进行了计算,所计算的疲劳寿命可为该海洋平台结构设计提供参考。

关键词:海洋平臺;谱分析法;疲劳损伤
目前工程界对海洋平台疲劳分析方法主要有简化疲劳分析方法、谱分析方法以及确定性方法。

一般简化疲劳分析方法主要是基于疲劳应力的Weibull分布假设,用经验推荐的形状参数和计算得到的尺度参数代入拟合出该Weibull分布从而进行疲劳计算。

谱分析法则是通过计算结构响应,结合波浪谱和波浪概率分布来计算应力长期分布,更为精确和直接,同时计算量也更大。

确定性方法主要基于经验曲线进行疲劳寿命估算,精确性也不及谱分析法。

海上平台作为海洋石油和天然气资源开发的基础设施,处于一个非常复杂和恶劣的环境中。

它受到各种负载的影响,这些负载随时间和空间而变化。

这些负荷的影响是长期连续和随机的。

连续的周期性波动应力会对平台结构造成疲劳损伤,降低系统的可靠性,给经济安全带来诸多不利影响。

因此,海洋平台结构的疲劳寿命分析变得越来越重要。

波浪,海风和海流是作用于海上平台的主要载荷。

由于风和电流影响平台结构的疲劳损伤相对较小,一般被忽略。

本文主要考虑海上平台结构的波浪载荷。

疲劳寿命影响作用。

工程行业的海洋平台疲劳分析方法主要包括简化的疲劳分析方法,光谱分析方法和确定性方法。

一般简化疲劳分析方法主要基于疲劳应力的威布尔分布假设。

经验推荐的形状参数和计算的尺度参数被替换以适合Weibull分布以进行疲劳计算。

谱分析规则计算结构响应,结合波谱和波概率分布计算长期应力分布,更准确,更直接,计算量也更大。

确定性方法基于疲劳寿命估计的经验曲线,精度不如光谱分析方法。

本文基于结构有限元分析软件SACS计算南海某平台的疲劳损伤度,以中国南海海领域中的一种新型深水固定平台是目标平台,平台结构更加复杂。

采用热点应力谱分析方法,完成了主结构典型节点的疲劳强度分析。

研究结果可为平台节点的详细设计和疲劳强度评估提供参考。

1谱分析疲劳理论简介
1.1波浪载荷
根据海况数据,可以计算由作用在平台腿构件上的每个波高产生的波浪载荷。

不同波浪方向上不同波高产生的波浪载荷可以根据Morison公式计算
(1)
式中,f为单位长度桩所受波浪载荷,N;为海水质量密度,kg/m3;为水质点的速度,
m/s;为水质点的加速度,m/s2;D为结构物直径,mm;为阻尼系数;为惯性力系数。

式(1)中水质点的速度和加速度可根据水深、波高以及波周期选择合适的波浪理论进行计算。

本文选择Airy波以进行波浪载荷的模拟。

1.2波浪谱的确定
该波可以看作是一个平滑的高斯随机过程,可以从波的外部性能来研究其特征,并可以得到各种波元的概率分布。

也可以从波的内部结构研究其特征并进行光谱分析。

波的内部结构由每个分量波提供的能量反射。

频谱分析是为了阐明波能相对于波频率,波传播方向或其他自变量的分布规律,从而建立其函数关系。

频谱是波能相对于波频的分布。

在本文中,P-M谱用于分析。

P-M谱是Pierson-Mskowitz谱,这是常用的波谱。

它的光谱表达式是:
式中,S(f)为谱密度,m2/Hz;U为海面上7.5m的风速,m/s;f为频率,Hz;g为重力加速度;α=8.1×10-3;β=0.74。

1.3疲劳损伤度
根据线性系统理论,由于波采用静态正态随机过程,结构的交替应力也是一个平稳的正规随机过程。

波谱密度函数与节点热点应力谱密度函数有以下关系:
式中,为涉及波浪方向的传递函数,N/m;
各个疲劳环境下其应力值均方根的计算式可由式(3)得到:
式中,为均方根值,N;
对于每种波浪在整个结构设计寿命期间,期望循环次数N的计算式为:
式中,m为相应的波浪所占设计寿命的百分比;L为结构设计寿命;TZ为波浪的跨零周期,s。

由式(4)~(5)可得跨零周期为:
对于给定的循环应力s,疲劳循环次数N(s)可由S-N曲线得到。

因此应力范围在s和
s+ds之间,产生的损伤dD可由下式计算:
式中,p(s)为应力范围在s和s+ds之间的概率。

平台结构总的疲劳损伤等于各海况对结构的疲劳损伤之和,疲劳寿命等于设计寿命除以总疲劳损伤。

2目标平台疲劳寿命分析
2.1疲劳分析步骤
基于以上理论,本文对南海某导管架平台结构(如图2所示)进行了波浪载荷下的疲劳损伤计算,平台工作水深133.24m。

1)利用SACS的动力分析模块对导管架频域分析,考虑惯性力及动力放大对导管架的影响,得到导管架倾覆力矩及基地剪力的传递函数。

波浪则选用Airy波进行模拟。

浪向区间为0°~315°,步长为45°。

每个方向通过60个波来计算传递函数,波陡为0.05,波浪周期范围从2s到20s,对于导管架的一阶到三阶频率需取更密集的计算点以保证传递函数的模拟更精确[6]。

2)利用SACS对上述各浪向工况进行线性结构分析,并计算各浪向下的导管架关键节点的热点应力传递函数。

3)在SACS软件中输入所选用的目标海域波浪散布图作为海况长期分布依据,选用P-M 波浪密度谱以生成疲劳热点应力谱。

2.2传递函数及功率谱密度的计算
本文借助SACS软件对目标平台进行结构动力响应分析,每个波浪方向取60个单位波幅且不同周期的波进行传递函数的计算。

如图3(a)~(d)所示为波浪入射方向为0°、45°、90°、135°的平台倾覆力矩傳递函数。

2.3节点疲劳寿命分析
对于焊缝外形控制后疲劳寿命不符合要求的节点,则需对焊缝进一步精细打磨,并选用API 2A中的WJ2 S-N曲线计算其疲劳寿命。

如表1所示,以上节点根据API RP 2A中的规定对焊缝进行精细打磨后所计算的疲劳寿命均符合要求。

3结论
本文以南海某海域目标平台为研究对象,系统的阐述了此类平台结构疲劳的全概率谱分析理论。

本次计算使用SACS软件对该平台进行结构谱疲劳寿命计算,同时充分考虑了波浪载荷的统计特性,主要有以下几点结论:
1)导管架标高靠近水面的关键节点由于波浪载荷的作用疲劳寿命较短。

2)计算实例表明,南海海域的该导管架平台结构的某些节点需进行焊缝精细打磨后才能保证其疲劳符合全寿命期的要求。

3)本文所计算的节点疲劳寿命可为海洋平台结构设计提供参考。

参考文献:
[1] 竺艳蓉.海洋工程波浪力学[M].天津大学出版社,1991.
[2] 欧进萍,王光远.结构随机振动[M].哈尔滨工业大学,1990.
[3] 胡毓仁,陈伯真.船舶及海洋工程结构疲劳可靠性分析[M].人民交通出版社,1997.
[4] Hartnett M.The application of a spectral response model to fixed offshore
structures[J].Computers&Structures,2000,78(1):355-364.
[5] Fatigue RELEASE6 USER'S M ANNUAL[R].ENGI-NEERING DYNAM ICS,2004.
[6] American Petroleum Institute.API recommended practice 2A-WSD Twenty-First
Edition[S].Washington,D C:American Petroleum Institute,2000.
(作者单位:中港疏浚有限公司)。

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