导管架平台结构分析模型化及疲劳断裂性能研究

论文题目: 导管架平台结构分析模型化及疲劳断裂性能研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 轮机工程

作者: 王东军

导师: 黄一

关键词: 钢质导管架平台,管节点,模型化,热点应力,应力强度因子

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 固定式海洋平台结构分析涉及载荷、基础、应力等多个方面的研究,其工作量是非常庞大的。目前可用于固定式海洋平台结构分析的专用软件有StruCAD*3D,SACS等,但它们的功能总是局限的。而通用有限元软件又缺乏用于海洋平台结构分析的专用模块,因而,结合现有的有限元分析软件,开发相应的专用分析模块,应用于海洋平台的结构分析研究是非常有意义的。另外,管节点是海洋平台结构的关键部位,同时也是导致结构整体失效破坏的最薄弱环节,海洋平台的失事很多都是由于管节点发生疲劳损伤并进一步导致不安定断裂所致,为此管节点的疲劳评估及断裂性能研究也显得尤为重要。 本文的主要工作包括三个方面:首先对波浪理论及桩土分析理论做了研究,在此基础上结合ANSYS结构分析软件开发了载荷计算模块、桩基分析模块,并验证了其正确性:利用上述计算程序,建立了BZ-281平台结构分析模型,根据平台所处海域的波浪资料,对BZ-281平台进行了64种工况下的结构分析,结合谱疲劳分析方法对平台作了疲劳评估;最后通过研究裂纹体网格剖分特点,提出了一种创建裂纹体有限元模型的简便方法,根据该方法建立了一系列含表面裂纹的平板结构模型,研究了裂纹前缘的单元边长L与裂纹深度a之比对裂纹尖端应力强度因子计算结果的影响,并将本文方法的计算结果与Newman-Raju公式计算结果作了比较。 大量计算及分析表明本文编写的结构分析程序模块可以应用于工程实际,从而实现了钢质导管架平台结构分析模型化;同时通过对BZ-281平台进行的疲劳分析,得出了该平台可以继续安全使用的结论。另外,本文提出的用ANSYS软件生成裂纹体有限元模型的简便方法,丰富了裂纹体模型的生成方法,给应力强度因子研究带来了方便。

论文目录:

摘要

Abstract

引言

1 钢质导管架平台结构及建模

1．1 概述

1．2 导管架平台结构特征

1．3 国内导管架平台的主要结构型式

1．4 国外导管架平台的典型结构型式

1．5 BZ28-1 SE-WH平台有限元模型

2 导管架平台的波浪载荷计算方法研究

2．1 波浪理论

2．2 波浪载荷计算的理论依据及Morison公式的修正

2．3 疲劳分析的波浪载荷计算程序简介

2．4 波浪载荷计算算例

2．5 小结

3 钢质导管架平台结构-桩-土分析研究

3．1 平台桩基础

3．2 横向承载桩的计算分析

3．2．1 横向承载桩计算的理论方法

3．2．2 p-y曲线

3．2．3 横向承载桩的分析程序

3．3 结构-桩-土力学模型及在ANSYS软件中的实现方法研究

3．3．1 引言

3．3．2 导管架平台桩土结构整体分析计算模型

3．3．3 导管架平台桩土结构等效简化计算模型

3．3．4 固定支座等效桩模型和桩项刚度等效法在ANSYS软件中的模拟

3．4 算例

3．5 小结

4 BZ 28-1导管架平台管节点疲劳寿命预报

4．1 引言

4．2 波浪谱和波浪环境

4．3 固定式平台谱疲劳分析方法

4．4 管节点处的应力研究

4．5 BZ 28-1平台管节点疲劳寿命估算

4．6 小结

5 表面裂纹有限元模型生成方法及应力强度因子研究

5．1 引言

5．2 生成裂纹体有限元模型的网格技术

5．3 L／a对应力强度因子计算结果的影响

5．4 小结

6 总结和展望

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-05-13

参考文献

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