半潜式平台总体强度评估技术研究

论文摘要

半潜式平台是海洋油气开发的主要装备之一,为确保其结构的安全性,对平台进行结构强度评估是十分有必要的。世界各主要船级社和一些权威专业机构,如挪威船级社、美国船级社、美国石油学会以及英国能源部等,都为此颁布了自己的设计规范或评估计算指南。这些技术文件为结构评估提供了基本原则,但是对具体的校核分析方法及实现的具体途径并未作明确详细的说明。本文的主要目的是以某实际平台的强度校核为例,为半潜式平台强度评估过程中的一些关键环节提供合理的解决方案。为此,本文着重研究以下几方面的内容:1)研究了采用设计波法分析结构强度所需设计规则波的确定方法,包括确定性方法和随机性方法,并结合实例分析对比两种方法的适用性和差异。2)根据半潜式平台的典型操作状态,结合平台处于最不利情况时对应的极限设计规则波确定强度评估所需的计算工况。3)建立空间板梁组合的结构有限元模型,详细论述建模的原则、方法和注意事项等,为评估的正确进行奠定基础。4)介绍半潜式平台屈服、屈曲强度校核的准则和方法,结合实际平台的整体强度校核,给出评估过程中一些关键环节的合理解决方案,包括校核部位的选择、应力成分的提取、单元类型的处理等。5)介绍疲劳强度的评估原理和方法,运用基于谱分析的直接计算法对实际平台上所有类型的节点进行疲劳强度校核,并讨论老龄平台疲劳强度的评估方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 课题的研究现状
• 1.2.1 半潜式平台的发展和应用现状
• 1.2.2 设计载荷的计算和强度评估的方法
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 整体强度评估的设计载荷
• 2.1 概述
• 2.2 波浪参数的确定
• 2.2.1 整体水动力特征响应
• 2.2.2 确定性方法
• 2.2.3 随机性方法
• 2.2.4 波陡的计算方法
• 2.2.5 正常工作状态波浪参数的确定方法
• 2.3 波浪理论的选择
• 2.4 波浪载荷的计算
• 2.4.1 波浪载荷的计算方法
• 2.4.2 波浪载荷计算软件
• 2.5 实例分析
• 2.5.1 波浪参数的确定
• 2.5.2 计算波浪载荷
• 2.6 本章小结
• 第3章 设计工况的确定和有限元模型的建立
• 3.1 概述
• 3.2 计算工况
• 3.2.1 典型的操作状况
• 3.2.2 设计工况
• 3.2.3 强度评估的计算工况
• 3.3 结构分析软件
• 3.4 计算模型
• 3.4.1 结构模型
• 3.4.2 边界条件
• 3.4.3 建模的注意事项
• 3.5 施加设计载荷
• 3.6 本章小结
• 第4章 整体强度评估
• 4.1 概述
• 4.2 屈服强度评估
• 4.2.1 屈服强度评估准则
• 4.2.2 安全系数
• 4.2.3 屈服强度评估方法
• 4.2.4 屈服强度校核部位
• 4.2.5 实例分析
• 4.3 屈曲强度评估
• 4.3.1 独立构件
• 4.3.2 平板和加筋板
• 4.3.3 柱壳板
• 4.3.4 管节点
• 4.4 Morison力对整体强度评估的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 疲劳强度评估
• 5.1 概述
• 5.2 疲劳强度校核的原理
• 5.3 疲劳强度校核的方法
• 5.3.1 疲劳节点的选取
• 5.3.2 确定设计载荷
• 5.3.3 应力响应函数的计算
• 5.3.4 S-N曲线的选择
• 5.3.5 疲劳累积损伤的计算
• 5.3.6 热点应力法
• 5.4 老龄平台疲劳强度评估
• 5.4.1 老龄平台疲劳强度评估的必要性
• 5.4.2 老龄平台疲劳强度评估方法
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录