基于谱分析法的深水导管架平台疲劳寿命可靠性分析
导管架海洋平台可靠性分析方法
导管架海洋平台可靠性分析方法随着社会的进步，科技和经济的迅猛发展，世界各国对石油、天然气等能源的需求越来越大，由于陆上油气资源的逐渐减少，已满足不了人类的需求。
这样，人类就把目光投向占地球面积百分之七十一的蕴藏着丰富的生物资源和矿物资源的海洋。
面对极其丰富、如此诱人的巨量海洋资源，各国加紧了海洋技术的开发，使海洋环境探测、海洋资源调查、海洋油气开发、海洋深潜和海洋生物技术等成为世界高技术竞争的热点。
我国有18000多公里的海岸线，6500多个海岛。
在近300万平方公里的海域内，大陆架海区含油气盆地面积近70万平方公里，蕴藏的石油资源量在150亿吨以上，天然气约14万亿立方米。
各种形式的海洋能源总量超过4亿千瓦。
因此，海洋资源的开发成为我国经济发展中有较大发展潜力的领域之一。
海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，所处的海洋环境十分复杂和恶劣，风、海浪、海流、海冰和潮汐时时作用于结构，同时还受到地震作用的威胁。
在此环境条件下，环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、材料老化、构件缺陷和机械损伤以及疲劳和损伤累积等因素，都将导致平台结构构件和整体抗力的衰减，影响结构的服役安全度和耐久性。
另外，操作不当、管理不当等人为因素也直接影响海洋石油平台的安全性。
随着对海洋平台复杂性的深入了解，越来越认识到海洋结构物结构性和系统性的风险分析的必要性。
历史上曾有多次海洋平台的事故，造成了重大的经济损失和不良的社会影响。
海洋平台事故发生的直接原因主要是:(l)结构构件的强度储备不足;(2)浮力储备和稳定性不足;(3)平台管理和生产操作水平的不完善。
而结构破坏模式主要有:(1)屈服失效;(2)屈曲失效(弹性或塑性);(3)疲劳失效;(4)脆性断裂失效。
因此，寻求结构的安全适用性和最佳经济效益，已经成为海洋平台结构的设计、使用、检测和维护中特别关注的问题，而结构可靠度则是解决这一问题的最佳结合点。
国内外研究现状在海洋平台结构可靠性和疲劳寿命评估研究方面国内外已经有许多文献和研究成果出版，PeterW.Marshall(1969)和Bea(1973)最先将结构的可靠性理论运用于海洋平台结构的风险分析和环境荷载标准的选取，为海洋平台结构的可靠性研究奠定了基础。
随机波浪荷载作用下海洋导管架平台疲劳寿命预测分析的开题报告
随机波浪荷载作用下海洋导管架平台疲劳寿命预测分析的开题报告摘要：海上石油、天然气生产需要依靠海洋管线和平台架等设施。
平台架的疲劳寿命对其可靠性和安全性至关重要。
本文旨在利用有限元和随机过程方法研究随机波浪荷载作用下海洋导管架平台疲劳寿命的预测分析。
首先介绍了海洋平台架的基本概念和结构特点，然后提出了随机波浪荷载作用下平台架的疲劳寿命计算方法，最后通过实例验证了该方法的有效性。
关键词：海洋平台架；随机波浪荷载；疲劳寿命；有限元；随机过程一、研究背景随着能源需求的增加，海上石油和天然气生产已成为一种重要的能源获取方式。
海洋平台架是海上石油和天然气生产管道的主要支撑结构，其完整性和运行安全性对生产的顺利进行和环境的保护至关重要。
平台架在海洋环境下长期受到波浪、风、潮汐等环境载荷的作用，其结构表面易出现疲劳裂纹，导致结构受损、失效。
因此，平台架的疲劳寿命预测分析对于确保其可靠性和安全性具有重要意义。
二、研究内容本文主要利用有限元和随机过程方法，对随机波浪荷载作用下海洋导管架平台疲劳寿命进行预测分析。
（一）海洋平台架的基本概念和结构特点在介绍随机波浪荷载作用下平台架的疲劳寿命计算方法前，本文将详细介绍海洋平台架的基本概念和结构特点，以便更好地理解和分析疲劳寿命。
（二）随机波浪荷载作用下平台架的疲劳寿命计算方法本文将采用有限元方法和随机过程方法相结合的方法，将平台架的载荷分为介绍随机唤醒过程下的疲劳寿命计算方法的同时，还将结合随机唤醒过程的理论分析来考察疲劳寿命的可靠性。
（三）实例验证为了验证本文提出的方法的有效性，本文将利用实例进行研究，并通过对比实验结果和实际数据的差异来评估该方法的可行性。
三、研究意义本文研究了随机波浪荷载作用下海洋导管架平台疲劳寿命的预测分析方法，提出了一种基于有限元和随机过程相结合的方法，该方法具有较高的准确性和可靠性，并能够满足实际生产需要，对海洋平台架的疲劳寿命预测分析具有重要的理论和实用价值。
导管架平台T型节点疲劳分析及试验研究
导管架平台T型节点疲劳分析及试验研究戴伟顺;张充霖;张伯莹;叶谦;白勇【摘要】对典型导管架平台的关键节点的疲劳性能进行试验研究,建立某导管架平台整体结构的整体有限元模型,分析了结构整体性能并确定了其中的关键疲劳节点.对关键的疲劳节点建立子模型进行分析,在此基础上,进行试验研究.分析结果表明,有限元的分析结果对试验研究起到指导作用,通过对裂纹破坏的研究,对认识导管架平台的关键部位节点的疲劳破坏过程具有重要的参考意义,文中的研究可为进一步的海洋现场试验工作提供理论依据.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】4页(P38-40,49)【关键词】导管架平台;关键节点;疲劳分析;试验研究【作者】戴伟顺;张充霖;张伯莹;叶谦;白勇【作者单位】浙江大学建工学院,杭州310058;中海石油技术检测有限公司,天津300452;中海石油技术检测有限公司,天津300452;浙江大学建工学院,杭州310058;浙江大学建工学院,杭州310058【正文语种】中文【中图分类】TU311.20 引言随着大陆油气资源的日益枯竭，开采海洋石油的需求越来越旺盛，开采油气资源离不开海洋平台。
作为海上生产和生活的工具，平台的结构安全性至关重要。
在开采历史上，曾发生过惨痛的平台事故，比如因为平台疲劳失效导致事故的亚特兰大基兰号。
处于海洋环境中的导管架平台，长期承受随机波流载荷的作用，在交变载荷的作用下，平台的构件极易产生疲劳裂纹、发生疲劳破坏，从而威胁整个平台的安全，并使得疲劳破坏成为船舶与海洋工程结构主要的失效形式之一。
疲劳问题成为国内外学者关注的问题,国外的T.M.Madhavan Pillai和A.Meher Prasad通过断裂力学理论对固定的导管架平台结构疲劳可靠性进行了研究[1]；Fathi.A和AghakouchakA.A利用试验结果和神经网络数值模型预测节点裂纹开展的方向和估算疲劳寿命[2]；N.Diaye.A,Hariri S等通过有限元分析方法对海洋结构焊接节点的热点部位强度变化规律进行了研究[3]。
海洋导管架平台疲劳问题分析
海洋导管架平台疲劳问题分析张淑华;徐磊;钱进【摘要】疲劳破坏是海洋工程结构的一种主要破坏模式。
导管架平台受到海洋复杂载荷的作用，由于交变应力的随机性以及材料性能的分散性，结构的疲劳具有随机性和不确定性，因此要从概率的角度进行疲劳可靠性分析。
采用ANSYS软件对导管架平台建模，利用S-N 曲线模型以及 Miner线性损伤理论，对结构的疲劳可靠性进行评估。
将整个导管架结构系统简化成串并联模式，应用分枝限界法来寻找系统的主要疲劳失效模式，并对系统的可靠性作出评价，以供工程实际参考。
【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】4页(P16-19)【关键词】导管架;疲劳;系统可靠性【作者】张淑华;徐磊;钱进【作者单位】河海大学,南京210098;河海大学,南京210098;河海大学,南京210098【正文语种】中文【中图分类】TE951导管架平台是我国最主要的一种海洋平台形式［1］。
在服役期间，导管架结构受到波浪、海流、风、冰等复杂的环境载荷作用，疲劳破坏是其主要破坏形式［2］。
结构最主要的交变应力是由于波浪的不规则变化形成的，事实上任一载荷都不是确定的，而是随时间不规则变化的。
结构的疲劳破坏是一个累积损伤过程，载荷不管大小都会在一定时间内对结构造成一定的疲劳损伤。
把这些不规则变化当成随机变量处理，研究在这些随机变化下结构不产生疲劳破坏的概率，即结构的疲劳可靠性分析。
现行的抗疲劳设计方法有名义应力法、局部应变法、损伤容限法等。
局部应变法是一种基于应变的、考虑弹塑性变形的疲劳寿命估算法，此方法对以弹性变形为主的疲劳进行计算时经常产生较大误差，但却是一种很有研究前景的疲劳估算法。
损伤容限法是在断裂力学的基础上通过估算裂纹扩展速率的一种新方法，此法只能对裂纹扩展阶段的寿命进行评估。
本文采用的名义应力法计算简便，且有大量的数据积累，在海洋工程中得到了广泛的应用。
在导管架的疲劳计算中采用美国石油学会推荐的API－X曲线［3－5］。
基于海洋平台管节点的结构可靠性分析
Abstract
were assured with Monte-Carlo simulation method. Then based on the reliability theory, strength reliability index and relevant failure probability of typical tubular joints were calculated using JC method. At last, on the function of reliability formula brought by Sigurdsson, system reliability of platform structure was analyzed by equivalent load method, and the failure judgement critera of platform system was proposed.
江苏科技大学 硕士学位论文 基于海洋平台管节点的结构可靠性分析 姓名：王辉辉 申请学位级别：硕士 专业：船舶与海洋结构物设计制造 指导教师：窦培林 20070318
摘要
基于海洋平台管节点的结构可靠性分析 摘要
管节点是海洋平台结构关键的部位，同时也是最薄弱的构件。节点处应力高度集 中，极易发生疲劳破坏、冲剪破坏以及其它形式的破坏。一旦节点发生破坏，可能会 导致整个结构失效。因此，管节点强度设计和可靠性分析是当前海洋结构基本性能研 究的主要方向，也是保证平台结构安全的重要问题。 本文主要通过对渤西 QK18-2 导管架平台进行节点和体系可靠性计算分析，寻找 平台最不利的节点和荷载工况组合，为合理设计海洋平台结构和现役平台的科学评估 提供分析方法和理论依据。本论文主要包括以下内容： 运用大型结构有限元分析软件 MSC.Patran / Nastran ，选用四边形壳单元对 T、Y 型圆管节点进行了弹塑性大挠度分析。通过观察节点应力和塑性区分布扩展规 律，揭示节点受力性能，并选择影响圆管相贯节点的承载力的主要因素，对其承 载力性能进行研究，从而找到极限承载力随其几何参数的变化规律，获得一些有 益的结论，为节点的强度设计和可靠性分析打下基础。 运用 MSC.Patran 建立了渤西 QK18-2 导管架平台整体结构有限元模型，计算了平 台的环境载荷，并按照规范进行了荷载组合，确定了结构计算分析的主要工况。 在建立的平台整体有限元模型的基础上，运用 MSC.Nastran 计算了各种荷载组合 工况下平台的整体结构应力。通过对平台整体结构的应力分析，并结合节点极限 承载力随其主要参数变化的规律，完成了平台应力幅较大的典型管节点的选取。 根据 API 有关规范，对典型管节点进行了强度校核。这是进行节点强度可靠度计 算分析的前提。 对渤西 QK18-2 固定式平台进行节点和体系可靠性分析。首先依据 QK18-2 平台 附近海域长期统计分布资料，应用 Monte − Carlo 模拟方法确定了平台可靠性分析 中诸多随机变量的统计参数和概率分布函数，然后基于可靠度理论，选用中国海 洋石油天然气行业标准《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法—荷载和抗 力系数设计法》 （SY/T 10009-2002）中关于管节点强度校核的极限状态函数，运 用 JC 法计算了 QK18-2 平台结构典型管节点的强度可靠度指标和相应的失效概 率。最后根据 Sigurdsson 等人提出的可靠度计算公式，采用等效荷载法对平台结 构体系可靠度进行了近似分析，提出了平台系统的失效评判准则。
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
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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
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。
导管架型海洋平台的疲劳可靠度及疲劳寿命研究
海上平台结构疲劳与疲劳可靠性分析程序设计
第14卷第4期计算力学学报Vol.14No.4 1997年11月CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL MECHANICS Nov.1997海上平台结构疲劳与疲劳可靠性分析程序设计邓洪洲 孙 秦(同济大学建筑工程系,上海,200092) (西北工业大学飞机工程系,西安,710072)摘 要 本文介绍了作者开发的适用于固定式导管架海上平台结构系统疲劳与疲劳可靠性分析程序系统的设计原理、结构及功能特点。
最后,以一固定式导管架平台作为算例验证了程序系统的可靠性与实用性。
关键词 海上平台;疲劳;疲劳可靠性;程序系统分类号 U6741381;TP3190 引 言海洋平台作为进行海上石油钻井与开采的一种重要海洋工程结构,长期服役在恶劣的海洋环境中,承受着波浪等交变载荷的作用,疲劳破坏是其主要的失效形式。
固定导管架式是海洋平台的主要结构形式,管节点是导管架结构的重要部位,由于初始焊接缺陷,特别是高的应力集中,容易发生疲劳破坏。
我国海洋工程从60年代发展至今,从渤海到南海、东海到黄海,目前已有数十座海洋工程结构矗立在海上,其中时间最久的固定式导管架平台使役达十八年之久。
到90年代末,80年代建造的平台都需要进行评估与维修,工作量艰巨,工程费用巨大。
要保证海洋平台结构作业安全,拥有良好的结构分析程序是非常必要的,因而,研究海洋平台这种大型工程结构疲劳与可靠性评估方法及开发相应的程序系统则成为紧迫而具有重大工程实际意义的课题。
本文基于国内外已经取得的管节点疲劳研究的理论与试验成果及作者在海洋平台结构系统疲劳及疲劳可靠性方面的研究成果,开发出适用于固定式导管架海洋平台结构系统疲劳及疲劳可靠性分析的程序系统,并通过工程实际算例验证本文方法的可行性及开发的程序系统的可靠性。
1 程序设计原理111 结构系统疲劳分析方法在海洋平台结构系统疲劳分析过程中,疲劳损伤的计算对象是管节点。
在现阶段,由于尚未解决空间管节点的应力分析问题,通常还是把一个空间管节点分成几个简单管节点来研究管节点的应力分析问题。
谱疲劳分析中小波浪的不同处理方法分析研究
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研 究，主要分析海 况为 中小 波浪 （ ０～ｌ ）周期 范围内时的处理方法及对导管架疲劳寿命 的影响 。并对两种 ｓ 不 同处理方法的进行 了比较 ，为 以后导管架的疲劳分析提供一种可借 鉴的方式。
关 键 词：谱疲劳分析；波浪周期联合分布；小波浪；传递函数；疲劳损伤
０ 引 言
谱疲 劳分 析 需要 考虑 结 构在 不 同波 浪 作用 的动力 响 应 ，包 括对 疲 劳破 坏 作用 明显 的 所有 海况 分
定义，计算 出波浪中水质点的运动速度和运动加速度 。
５ ２卷
增刊 ２
邓合霞，等：谱疲 劳分析 中小波 浪的不同处理方法分析研究
２ ３
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ｒ－ ｃｋ ｚ ）０（ｘ ｄ ｈ （＋ｄ ｃｓｋ ｈｄ
１ ｖ ： ，＝一
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图 ３ ４ 。 向 的基 底 剪 力传 递 函 数 ５方
图 ４ 不考虑 小波浪 的 Ｏ 方向的基底剪力传递函数 。
图 ５ 不考虑小波浪的 ４ 方 向的基底剪力传递函数 ５。
５ ２卷
增刊 ２
邓合霞，等：谱疲 劳分析中小波浪的不同处理方法 分析研究
２ ５
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基于谱分析法的深水海洋平台疲劳寿命分析
基于谱分析法的深水海洋平台疲劳寿命分析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。
标签：海洋平台；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。
疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的可靠性分析
图 ４ 关键点
１２ 关键 点处 外载荷 ．
假 设从撑 杆传 递到 弦杆 的力是 由剪力 、沿周 长分 布 的压 力 以及 关键 点处 的集 中力组 成 的，关键 点 在撑杆 和环 的交接 处 ，如 图 ４所 示 。 由此可 知关键 点的外 载荷 为
：
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２７ Ｊ Ｖ
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５卷 ｌ
第 ３ （ 期 总第 １２期） ９
顾永 维 ， ： 等 疲劳 累积损 伤 下海洋 平 台加强 管节 点的可 靠性分 析
１７ ４
式中
为关键 点处 的外荷 载 ，
。为弦杆 的抗 剪切 能力 ， Ｖ嘴 ｌ ｌ ｒ 为环 的抗剪 切能力 。
１３ 组合截 面载荷 ． 塑性 铰 的位 置如 图 ５ 示 ，塑性铰 之 间的 自由段 如图 ６ 示 。 所 所
提供 了一个合理方 法。
关 键 词 ：结构可靠性：加强管节点；冲剪；累积损伤
中 图 分 类 号 ：Ｕ ７ ． １ ６４３ ８ 文献 标识码 ：Ａ
０ 引 言
海 洋平 台上 的管 节 点同时 受到冲 剪 载荷和 疲 劳载荷 作用 ，因此 管节 点的 失效将 是两种 载荷 的耦 合
Ｉ ｆ
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故可 得最 大弯矩 为
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图 ５ 塑性 铰 位 置
图 ６ 塑 性铰 处 载 荷
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图 ７ Ｔ 型截面的塑性分析
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基于SACS的在役平台谱疲劳分析
基于SACS的在役平台谱疲劳分析付殿福;侯金林;李俊男;张晖;刘明;张超【摘要】以南海西江油田某平台延寿评估为基础,对某在役平台进行谱疲劳分析.介绍基于SACS程序的海洋平台谱疲劳分析原理,总结使用谱分析法对现役平台进行疲劳寿命评估的基本方法与关键技术.对在役平台疲劳评估过程中一些值得注意的关键问题进行深入探索,并提出一些对在役平台进行“寿命挖潜”的实践办法.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2015(037)002【总页数】4页(P79-81,86)【关键词】在役平台;疲劳分析;延长服役期【作者】付殿福;侯金林;李俊男;张晖;刘明;张超【作者单位】中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027;中国舰船研究院,北京100192;中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027【正文语种】中文【中图分类】U467.4+97导管架平台作为近海油气资源开发的基础性设施具有较好的使用性及经济性，但由于所处海洋环境复杂恶劣，在较长的服役期内长期承受波浪力的作用，在这种交变载荷作用下，平台的疲劳寿命显得异常重要[1]。
近年来国内海域建造于20世纪90年代海上平台经历了20多年的服役期，陆续达到设计年限；但由于部分老油田仍具开采价值，以及周边新区块开发项目的接入，要求这些即将达到设计年限的平台继续服役，因此需对服役期满的平台进行延寿评估。
本文目标平台的延寿评估工作是源于南海惠州/西江区块的新发现油田，经经济专业核算该油田规模不具备独立开发的条件，宜通过依托附近油田进行高效高速开发，因此需依托本文目标平台进行开发。
本文以南海西江某平台的延寿评估为基础，简要介绍基于谱分析理论使用SACS程序进行海洋平台疲劳分析的方法，重点阐述在役平台延寿评估过程中值得注意的问题，并提出一些对服役期满平台进行寿命挖潜的常用实践方法。
通常针对某一具体工程，可能有多种有效的疲劳计算方法，但当波高和波浪产生的荷载间存在一定线性关系并且结构响应与外部荷载存在线性关系时，谱疲劳分析则为最恰当的方法[2]。
深水导管架平台结构稳定性分析研究的开题报告
深水导管架平台结构稳定性分析研究的开题报告一、研究背景和意义随着我国近年来海洋工程建设的逐步发展，越来越多的深海油气资源被开发和利用，而深水导管架平台是海上油气钻井、生产和输送设施中不可或缺的组成部分，是支撑海洋石油工程的重要基础设施。
深水导管架平台是由一系列的水平和垂直支撑构成，其中包括钢管、钢框架和倾斜桩等结构部件，这些部件需要承受来自海洋环境和工程荷载的作用力。
确保深水导管架平台的结构稳定性是保障海上油气生产设备运行安全的重要保证，因此，对深水导管架平台的结构稳定性进行研究具有重要的意义。
二、研究内容本研究将围绕深水导管架平台的结构稳定性展开深入的研究，包括以下几个方面：1. 深水导管架平台的基础设计：分析深水导管架平台的基础设计，确定设计参数和优化方案。
2. 深水导管架平台的结构设计：研究深水导管架平台结构的设计原理和具体构造，评估不同结构方案的优劣。
3. 深水导管架平台的受力分析：分析深水导管架平台在海洋环境和工程荷载作用下的受力情况，确定受力方式和受力值，为后续稳定性分析提供依据。
4. 深水导管架平台的稳定性分析：通过数值模拟和实验测试等方式对深水导管架平台的稳定性进行分析和验证，探究各种因素对深水导管架平台稳定性的影响，并提出相应的改进措施。
5. 深水导管架平台的应用：总结深水导管架平台的结构和稳定性研究成果，为海洋石油工程建设提供技术支持和实践指导。
三、研究方法本研究将采取基于理论研究、计算机模拟和现场实验等多种研究方法，主要包括：1. 理论研究：对已有深水导管架平台的结构设计、受力分析和稳定性分析相关理论进行综合研究和分析。
2. 计算机模拟：通过有限元分析等数值模拟方法，对不同深水导管架平台结构的稳定性进行分析和计算。
3. 现场实验：采集深水导管架平台结构受力和稳定性方面的实验数据，并对实验数据进行分析和处理。
四、预期结果和应用价值预期结果：本研究将针对深水导管架平台的结构稳定性进行深入研究，通过建立理论模型、数值模拟和现场实验等方式分析深水导管架平台受力和稳定性。
固定式导管架平台的疲劳分析
固定式导管架平台的疲劳分析
伍义生
【期刊名称】《中国海上油气（工程）》
【年(卷),期】1992(004)001
【摘要】本文编制了用于固定式导管架平台的疲劳分析程序FAOS(Fatigue Analysis of Offshore Structure)。
作为一个例子,对我国南海北部湾一固定式导管架平台作了疲劳分析。
根据应力分析结果给出一个计算长期海况下疲劳损伤的简单公式。
【总页数】6页(P51-56)
【作者】伍义生
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TE951
【相关文献】
1.基于谱分析法的深水导管架平台疲劳寿命可靠性分析 [J], 修宗祥;杨秀娟;闫相祯;冯永训
2.海上固定式导管架平台疲劳寿命评估及程序系统 [J], 柳春图;王维明;丁克勘
3.固定式导管架平台结构的振动分析方法研究 [J], 张延辉
4.导管架平台T型节点疲劳分析及试验研究 [J], 戴伟顺;张充霖;张伯莹;叶谦;白勇
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考虑桩基循环弱化的深水导管架谱疲劳分析
考虑桩基循环弱化的深水导管架谱疲劳分析
田凯;杜皓文;刘杰;王宁辉;杨涵婷;李冬梅
【期刊名称】《石油工程建设》
【年(卷),期】2024(50)3
【摘要】深水导管架平台长期承受复杂环境载荷,由于环境循环载荷的影响将引起桩基周围土壤特性的变化而产生承载力弱化的现象。
以200m水深导管架平台为
研究对象,由Morison方程和Stokes波浪理论获得波浪载荷和水质点速度,通过分析确定疲劳损伤中心并建立其传递函数,从而计算出各方向的波浪响应,根据Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论,开展了考虑桩基弱化的波浪谱疲劳分析。
通过案例分析发现,考虑桩基弱化影响将减少导管架平台的疲劳寿命。
【总页数】5页(P6-10)
【作者】田凯;杜皓文;刘杰;王宁辉;杨涵婷;李冬梅
【作者单位】中国石油集团海洋工程有限公司工程设计院;中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院;中国石油辽河油田金海采油厂
【正文语种】中文
【中图分类】U44
【相关文献】
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管架海洋平台随机疲劳寿命可靠性分析5.考虑隔水导管群桩基作用的导管架平台强度分析方法
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海洋平台的结构疲劳寿命预测与优化设计研究
海洋平台的结构疲劳寿命预测与优化设计研究第一章引言1.1 研究背景海洋平台是一种用于开展海洋工程活动的重要设施，包括石油开采、风电场建设等。
由于海洋环境的恶劣条件以及长期受到波浪、风力等外界作用力的影响，海洋平台的结构往往存在疲劳问题。
1.2 研究意义合理地预测海洋平台的结构疲劳寿命，并通过优化设计的方式延长其使用寿命，不仅能够提高平台的安全性和可靠性，还能够降低设施维护和更换的成本，对于海洋工程领域具有重要的意义。
第二章结构疲劳寿命预测方法2.1 疲劳损伤累积模型基于疲劳损伤理论，通过建立疲劳损伤累积模型，可以预测结构在不同载荷作用下的疲劳寿命。
常用的模型包括矿山方程、线性累积损伤模型等。
2.2 载荷频谱分析通过对海洋平台所受载荷的频谱分析，可以获取不同频率范围内的载荷作用情况，从而进一步推导出疲劳寿命的预测结果。
2.3 疲劳试验和监测通过疲劳试验和监测，获取结构在海洋环境下的疲劳性能数据，进一步验证预测模型的准确性，并进行修正和优化。
第三章结构优化设计方法3.1 结构参数优化通过对海洋平台的结构参数进行优化，如材料的选择、截面形状的设计等，可以减轻结构所受载荷的影响，提高疲劳寿命。
3.2 结构附加件设计通过添加附加件，如剪力墙、加强筋等，可以增加结构的刚度和强度，从而提高其抵御外界载荷的能力，延长疲劳寿命。
3.3 结构几何形状优化通过对海洋平台的结构几何形状进行优化，如减小结构的投影面积、改变结构的外形等，可以降低结构受到的波浪和风力作用，减少疲劳损伤。
第四章案例分析以某海洋平台为例，对其结构疲劳寿命进行预测和优化设计。
首先，通过疲劳试验和监测，得到该平台在海洋环境下的疲劳性能数据。
然后，应用疲劳损伤累积模型和载荷频谱分析方法，预测平台的疲劳寿命。
最后，基于结构参数优化、附加件设计和几何形状优化等方法，对平台进行优化设计，延长其疲劳寿命。
第五章结论与展望本研究通过疲劳损伤累积模型、载荷频谱分析以及疲劳试验和监测等方法，预测和优化设计了海洋平台的结构疲劳寿命。
谱疲劳分析中小波浪的不同处理方法分析研究
谱疲劳分析中小波浪的不同处理方法分析研究
邓合霞;夏日长
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2011(052)A02
【摘要】随着我国海洋石油开发不断地走向深海，深水固定平台得到越来越广泛的应用，由于水深增加，疲劳条件成为平台设计的主要控制因素之一。
结合南海某深水导管架设计，对导管架的谱疲劳分析方法进行了研究，主要分析海况为中小波浪（0～1s）周期范围内时的处理方法及对导管架疲劳寿命的影响。
并对两种不同处理方法的进行了比较，为以后导管架的疲劳分析提供一种可借鉴的方式。
【总页数】6页(P21-26)
【作者】邓合霞;夏日长
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451
【正文语种】中文
【中图分类】TE95
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有 限元 计算 模 型 ， 过 对 随 机 波 浪荷 载 作 用 下 深水 通
导管架 平 台进行 结 构 动力 响应 计 算 ， 定 应力 传 递 确
函数 ， 得到 随机应 力 谱 ； 此 基 础上 ， 于 Ｍｉｅ 线 在 基 ｎｒ 性 疲劳 累积损 伤原 理 和 可 靠 性 理论 ， 概率 的角 度 从
式 （ ） ： ） １ 中 Ｈ（ 为传 递 函数 ； 圆频 率 。 ∞为
采用 时 间域 内作用 规则 波来 确定 传递 函数 。假 定 导 管架平 台结 构受 一 给定波 幅 和 圆频 率 的规则 波 作用 ， 根据 Ｍｏｉ ｎ公 式 计 算 作 用在 导 管 架 结 构上 ｒｏ ｓ 的波浪 诱导 载荷 ， 后 采 用 有 限元 法 对 导 管 架 平 台 然 结 构进 行动 力 响应 力 分 析 ， 到平 台结 构 的应 力 和 得 位 移等 响应 ， 将所 得 到 的 研究 部位 的响 应 幅 值 与波
随 机 波 浪 荷 载 作 用机 波 浪 过 程 ｒ ｔ与 平 稳 正 态 随 机 交 变 应 力 过 ｌ） （
程 口 ｆ的功率 谱 密度 函数 ， （） 则有 ＿ ２ ］ Ｓ 叫 （ ）一 Ｊ ∞ （ ） Ｈ（ ）ｌ Ｓ ∞ （） １
靠 性分 析就成 为重 要 的研究 内容 。传 统 的研 究 方法
是 通过 经验公 式 或有 限元 方 法 得 到构 件 热 点 应 力 ，
再 通过 一定 的近似 方 法 得 到 等 效疲 劳 应 力 幅 值 ， 但 这种 方 法把真 实 的随机载 荷过 程 简化成 等 幅载荷 过 程 ， 能 真 实 地 描 述 海 洋 波 浪 的 随 机 性 ］ 不 。针 对 ２ ０ｍ 水深 导管 架 平 台 ， 者 基 于 谱 分 析 理 论建 立 ０ 笔
谱 分析 疲 劳可靠性 传 递 函数
应 力谱
深水 导管架 平 台 因具 有工 作 水 深 较 大 、 工 方 施 便等 优点 而很快 得 到 推广 和发 展 ， 由于 海 洋 深水 但 环境 恶劣 ， 随着水 深 的增加 平 台 的动 力 响应 更加 且 明显 ， 因此 深水导 管 架 平 台 的疲 劳及 可 靠 性 问题 也 更加 突 出。波浪 具有很 大 的随 机性 ， 因此 ， 如何 进行
时， 跨零 率等 于峰 值率 ， 应力 每跨 越零 均值 一次 即 出
现一 个 峰值 ， 时所有 的峰 值都 是正 的 ， 这 于是可 以假
设应 力 范 围 Ｓ与应 力 峰值 之 间 的关系 Ｓ＝２ 。由 ｙ 此 可知应 力 范 围也 服从 Ｒ ｙｅ ｈ分 布 ， 概 率密 度 ａ ｌｇ ｉ 其
况下 ， 台结构应 力谱 对应 于波 浪主频 率 的峰值 较 小 、 平 对应 于平 台前 两阶 固有频 率 的峰 值 较 大 ， 后
者是 导致平 台疲 劳破坏 的 主要 原 因； 导管 架过 渡段 到 第三 水平 层 之 间 节点 及 泥 面 处节 点 的 可靠 性
指标 相 对较 小 。
关键 词 深水 导 管架
幅相 比就得 到该 圆频率 下传 递 函数 的值 。取一 系列 不 同 的圆频率 按 上述 方 法 计 算 ， 保 证 足 够 的数 量 并 以确 定传 递 函数 中所 固有 的峰 值 和谷 值 ， 就可 得 到
传递 函数 Ｈ（ 关 于 的分 布规 律 。 ）
１ ２ 分 段 连 续 型 载 荷 谱 下 的 应 力 参 数 ．
利用 传递 函数通 过海 洋波 浪谱 来预 测结 构 的波 浪诱 导 的应力谱 。设 Ｓ ｃ 和 Ｓ ） 别 为 平稳 （ ） ｕ 。（ 分
＊ 中石 化 集 团公 司重 点 攻 关 项 目（ 号 ： ００ ２ 部分 研 究 成 果 。 编 Ｐ ８３）
第一作者简介 ： 宗祥 ， ， 修 男 中国 石 油 大 学 （ 东 ）－￣ 学 专业 在读 博 士 研 究 生 。地 址 ： 华 ｑ ｌ力 山东 省 东 营 市 中 Ｉ ￣ １大 学 （ 东 ） 运 与 建 筑 工 Ｎ ５／ ｔ ｔ 华 储 程 学 院 （ 编 ：５ ０ １ 。 邮 ２ ７ ６ ）
理论及 结构 可 靠性理论 对 平 台的疲 劳寿命 可 靠性进 行 了分析 ； 泥 面 以 下 ６倍 桩径 处 固定 的等 效 对
桩 做 法在 深 水 导 管 架 平 台 动 力 分 析 中的 适 用 性 进 行 了分 析 。 对 于 深 水 导 管 架 平 台 ， 用 泥 面 以 下 采 ６倍 桩 径 处 固 定 的 等 效 桩 做 法 存 在 较 大 误 差 ， 行 动 力 分 析 时 须 采 用 桩一 耦 合 模 型 ； 高 较 小 海 进 土 波
第 ２ 卷 第 １ ２ 期 ２１ ０ ０年 ２月
中 国 海 上 油 气
Ｃ Ｈ Ｉ Ａ Ｎ ＯＦＦＳＨ Ｏ ＲＥ Ｌ Ｎ Ｄ ＡＳ ＯＩ Ａ Ｇ
Ｖｏ． ２ Ｎｏ １２ ．１ Ｆｅ ２ Ｏ ｂ． ０１
基 于谱分 析 法 的深水 导管 架平 台疲劳 寿命可 靠性分 析 ＊
修 宗祥 杨 秀 娟 闫相 祯 冯 永 训
（ ． 国石 油 大 学 （ 东 ） 运 与 建 筑 工 程 学 院 ； ２ 胜 利 工 程 设 计 咨 询 公 司 ） １中 华 储
摘 要 以 ２ ０ ｍ 水 深导 管 架平 台为研 究对 象 ， 用有 限元 方法对 各 疲 劳子 工况 下平 台的动 力响 ０ 采 应进行 分析 ， 定 了计 算 点处 的传递 函数 ， 确 并计 算 出相 应 的应 力谱 ； 据 Ｍｉｅ 根 ｎ ｒ线性 疲 劳 累积 损 伤
对 结构 的疲 劳寿命 进行 分析 。
在某 一 海况 中 ， 变 应 力 为一 均 值 等 于零 的 窄 交
带 平 稳 正 态 随 机 过 程 ， 据 随 机 过 程 理 论 可 知 ， 力 根 应
１ 随 机 疲 劳 寿命 可靠 性 分 析
１ １ 随 机 应 力 谱 ．
峰 值服 从 Ｒ ｙｅｇ ａ ｌｉｈ分 布 。当交 变 应 力 过 程 为 窄 带