FDPSO典型结构疲劳寿命分析

论文摘要

FDPSO(Floating Drilling Production Storage and Offloading)是FPSO(FloatingProduction Storage and Offloading)技术的一大发展,通过在FPSO船壳的月亮池添加钻探设备,增加钻探功能,可以在钻探的同时进行生产。FDPSO具有较强的抵御恶劣作业环境的能力,更加适合深海作业,因此,可以预见FDPSO未来具有广阔的商业前景。疲劳破坏是船舶与海洋工程结构失效的主要模式之一,一直是船舶与海洋工程领域研究的热点。FDPSO在其整个服役寿命期间多为永久性系泊,一般没有进坞维修的可能,疲劳载荷作用贯穿整个服役期。另外,其工作海况一般比较恶劣,其船体结构承受不间断的交替变化的海浪作用和装载卸载,再加上高强度钢的广泛使用,使其疲劳破坏问题更为突出,因此其疲劳设计更为严格。普通航行船舶的疲劳寿命一般在20～25年,而FDPSO的疲劳寿命往往提高到40～50年。本文按照DNV规范关于船体疲劳强度计算的有关规定,对一大型FDPSO的典型结构疲劳强度进行了分析,并根据其自身的特点,利用ANSYS有限元分析软件,对月亮池结构进行了模型化处理,并对DNV没有给出明确规定的模型在查阅相关资料的基础之上作出相应的假定,并对其疲劳强度进行了研究,得出了有意义的结论,为FDPSO的设计建造提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 FDPSO介绍
• 1.2 疲劳寿命分析的研究现状
• 1.3 本文内容结构
• 2 疲劳寿命分析的理论基础
• 2.1 疲劳定义
• 2.2 疲劳分析方法
• 2.2.1 S-N曲线和疲劳累积损伤理论
• 2.2.2 断裂力学法
• 2.2.3 可靠性方法
• 2.3 应力范围长期分布的连续型和分段型模型
• 2.3.1 Weibull分布
• 2.3.2 分段连续分布
• 2.4 基于S-N曲线的简单和直接计算法
• 2.4.1 简单计算法
• 2.4.2 直接计算法
• 3 DNV规范中的疲劳评估简化方法
• 3.1 疲劳载荷计算
• 3.1.1 船体梁载荷的计算
• 3.1.2 海水动压力的计算
• 3.1.3 船舶运动加速度的计算
• 3.1.4 液货（压载水）动压力的计算
• 3.1.5 海水与液货（压载水）动压力的分布
• 3.2 应力计算
• 3.2.1 船体梁应力的计算
• 3.2.2 板架弯曲应力的计算
• 3.2.3 纵骨弯曲应力的计算
• 3.2.4 名义应力的计算
• 3.3 腐蚀余量的计算
• 3.4 S-N曲线
• 3.5 疲劳评估准则
• 4 船舶结构有限元模型建立
• 4.1 船舶结构有限元模型建立方法
• 4.2 模型的静力平衡和边界条件
• 4.3 FDPSO主要尺度
• 4.4 有限单元计算模型
• 5 FDPSO疲劳寿命实例分析
• 5.1 简化计算法
• 5.1.1 FDPSO的疲劳评估的目标结构位置
• 5.1.2 疲劳简化算法计算结果
• 5.2 热点应力法
• 5.2.1 载荷工况
• 5.2.2 边界条件
• 5.2.3 有限元计算结果
• 5.2.4 热点应力的计算
• 5.2.5 疲劳损伤计算
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢