冰区在役导管架平台的冰振疲劳研究

论文摘要

对渤海冰区多座海洋平台进行现场监测的结果表明,在冰荷载作用下导管架平台存在比较剧烈的振动现象,并直接威胁着平台的安全。本文基于对渤海平台的现场监测数据以及冰荷载研究的最新成果,对冰区导管架海洋平台冰激振动下的疲劳问题进行了详细分析和总结。首先,本文介绍了波浪荷载下海洋平台疲劳问题的研究进展,以及冰区环境条件和冰区海洋结构物的冰激响应研究现状,并提出了本文的研究内容。其次,本文介绍了疲劳研究的基本概念及其主要特点;介绍了疲劳设计的主要方法,其理论依据主要是Miner理论和断裂力学理论,总结了各自特点及其适用范围;总结了波浪荷载下海洋平台疲劳分析的一般性方法,为冰荷载下结构的疲劳分析提供了借鉴。再次,在对渤海现场原型试验和基于现场原型试验取得的冰荷载研究成果过的基础上,对渤海两座典型导管架平台进行了动力响应分析,计算了平台甲板的振动加速度并通过了实测数据的验证,为进一步的导管架管结点处的应力计算做了必要的技术准备。最后,对冰区导管架平台的疲劳问题进行了较全面的分析,并对冰振作用下管结点疲劳寿命的详细计算方法进行了研究。基于海洋平台的动力特性,从定性和定量两个方面说明了冰区导管架平台进行详细疲劳分析的必要性;总结目前冰区海洋结构疲劳分析方法的研究进展并指出需改进的方面,并在此基础上提出基于现场监测的疲劳分析方法;介绍了基于现场监测的疲劳分析方法的详细流程;以JZ20-2MSW平台为实例应用基于现场监测的疲劳分析方法详细计算了该平台管结点的疲劳寿命。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 引言
• 1 冰区导管架平台疲劳问题的研究综述与进展
• 1.1 渤海海冰灾害介绍
• 1.2 海洋平台疲劳寿命评估研究概况
• 1.3 冰区环境条件及结构的冰疲劳研究现状
• 1.3.1 冰区环境条件的研究
• 1.3.2 冰荷载研究
• 1.3.3 冰区海洋平台的疲劳应力研究
• 2 波浪荷载下海洋平台的疲劳分析
• 2.1 疲劳的基本概念
• 2.2 疲劳设计的主要方法
• 2.3 海洋平台疲劳的分析一般性方法
• 2.4 小结
• 3 导管架平台的动力响应分析
• 3.1 锥体结构冰荷载
• 3.2 随机冰荷载作用下抗冰平台的动力响应分析
• 3.3 小结
• 4 冰区导管架平台的冰振疲劳分析
• 4.1 现役平台进行冰激疲劳分析的必要性
• 4.1.1 冰区海洋平台的动力特性
• 4.1.2 JZ20-2MSW平台管结点热点处的应力水平
• 4.2 当前冰区海洋平台的疲劳寿命评估方法
• 4.3 基于现场监测的冰疲劳分析方法
• 4.4 现役平台冰激疲劳分析实例—JZ20—2MSW平台疲劳寿命评估
• 4.4.1 JZ20—2MSW平台的有限元模型
• 4.4.2 平台的监测系统及监测数据
• 4.4.3 管结点热点处疲劳应力分析
• 4.4.4 管结点热点处的疲劳损伤计算
• 4.5 小结
• 5 总结与展望
• 5.1 本文工作的总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士论文期间发表论文情况
• 致谢