W10-3平台结构强度与疲劳分析

本文对Ｗ１０－３导管架海上采油平台结构进行了整体静力分析，根据ＡＩＳＣ／ＡＰＩ－ＲＰ２Ａ １７５Ｈ的设计规范对各构件进行了许用应力校核，对结构节点段进行了冲剪应务校核。并对导管架结构进行了疲劳分析和寿命算，计算了关键管节点和典型有初始裂纹管节点的疲劳寿命。为海上采油平台安全运营提供了科学依据。     

导管架平台管节点的疲劳分析与寿命估计

本文简单介绍了用于导管架平台管节点疲劳分析的两种方法确定性分析方法和谱分析方法,二者均是基于线性累积损伤理论来估算管节点的疲劳寿命.作为算例,本文采用确定性分析方法对BZ28-1单点导管架进行了详细疲劳分析,其中波浪力和高频系泊力合在一个工况中,而低频系泊力则作为独立的疲劳载荷工况,分别计算二者的损伤并按照线性累积损伤理论进行叠加,最终算得其疲劳寿命.计算中疲劳S-N曲线采用API-X'曲线,波浪理论则采用艾利微幅波理论.选用适当的疲劳寿命安全系数,对关键节点的寿命进行了评估,并对其继续使用提出了建议.     

钢管桁架结构在系缆力作用下的疲劳寿命分析

外海开敞大型原油码头系缆墩采用全钢钢管桁架结构时,利用计算系缆力研究其疲劳寿命,往往使计算疲劳寿命偏短,与实际情况偏离较大。目前对实测系缆力的分析研究较少,无规律可循。对日照港岚山港区30万吨级原油码头扩建工程的实测系缆力数据进行分析研究,找出系缆力的分布规律,并根据系缆力的概率分布分析系缆墩管节点的疲劳损伤。分析结果表明：结构疲劳损伤最大的为中层管节点,系缆力对系缆墩疲劳损伤影响较小,仅为10-4数量级。     

3种导管架疲劳极限状态分析方法的应用比较

针对老年导管架延长使用时,传统结构疲劳分析方法偏于保守,基于该方法进行平台结构完整性管理,往往会产生较多的检测费用的问题,推荐在在役导管架结构安全评估中采用旨在充分挖掘结构抗疲劳能力的疲劳极限状态分析方法,提出适合于工程实际应用的有限元计算导管架各类管节点的应力集中系数、节点柔性以及疲劳裂纹扩展的分析方法,通过工程应用案例,给出3种方法的适用范围。     

随机波浪载荷作用下导管架平台动力响应及疲劳可靠性分析

主要针对波浪载荷作用下导管架式海洋平台结构的疲劳可靠性进行研究.采用Airy线性波浪理论,将导管架结构离散成空间梁有限单元结构;在此基础上采用结构模态分析方法,编程计算了平台结构在随机波浪载荷作用下的位移、速度、加速度和应力随机响应及其概率统计量.导管架结构疲劳可靠性分析建立在频域响应的基础上,假设结构响应的应力范围服从Rayleigh分布,利用结构应力传递函数得到结构应力响应谱,然后利用Miner线性累积损伤准则推导出结构疲劳寿命的概率分布函数,并考虑结构疲劳强度影响系数的随机性,求得结构在随机应力谱下给定疲劳寿命时的疲劳可靠性指标.文中所建立方法可用于导管架式平台结构的疲劳安全评估.     

海洋平台结构系统疲劳可靠性分析方法

本文研究了海洋平台结构系统疲劳可靠性评估方法。文中对平台结构简生管节点疲劳可靠性分析模型进行了简单的评述，在该模型的基础上，建立了用S－N曲线模型与断裂力学模型分别计算平台完好管节点及有初始裂纹管节点疲劳寿命的平告结构系统疲劳可靠性分析模型。作为一个算例，文中运用作者开发的程序系统，对一固定式导管架平台进行了疲劳可靠性计算。     

循环载荷作用下铝合金船体板架结构疲劳特性研究

为研究铝合金船体板架结构疲劳特性,寻求循环载荷作用下船体板架结构疲劳寿命变化规律。本文以铝合金船体板架结构为研究对象,设计制作不同节点实尺度板架模型,开展循环载荷作用下铝合金船体板架结构疲劳试验,获取试验中测点应力与循环加载次数等数据,并采用Ansys/Fe-safe平台建立模型进行疲劳仿真分析,将仿真得到节点板架S-N曲线与试验结果进行对比分析。结果表明:1)铝合金板架结构疲劳破坏模式存在一般性规律,节点2板架疲劳性能更好;2)试验与仿真得到节点板架疲劳裂纹萌生及破坏位置一致,且试验测得热点应力、循环寿命与仿真水平基本相当,揭示了节点板架结构断裂原因在于高载循环应力下产生的疲劳损伤;3)拟合得到试验与仿真S-N曲线吻合度较高,且试验曲线更偏于保守、安全。研究成果可为铝合金船体板架结构疲劳强度评估及寿命预测提供参考。     

疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的可靠性分析

对疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的强度衰减进行了分析,得到了疲劳载荷和冲剪载荷作用下加强管节点各失效模式的当量寿命。在此基础上,综合考虑了冲剪载荷和疲劳载荷的相互作用,建立了节点寿命安全余量方程,计算了节点的可靠性指标和失效概率。通过算例计算了某导管架上一加强管节点在服役一定年限后,在地震和正常服役情况下的强度可靠性,以此判断节点加强环的选择尺寸是否满足要求。分析表明,提出的分析和计算是符合工程实际的,它为加强管节点在同时考虑冲剪失效和疲劳失效作用时的可靠性分析提供了一个合理方法。     

船用铝合金板架结构典型节点的疲劳试验研究

本文针对船用铝合金板架结构典型节点的疲劳性能开展了试验研究。首先采用X射线对焊缝部位进行了拍照,获得了焊缝处的微观缺陷特征;然后进行板架的极限承载能力试验,得到板架的极限载荷水平;接着采用不同载荷水平进行反复载荷作用下的疲劳试验,获得了不同载荷水平下典型节点的疲劳寿命和破坏模式。试验结果表明:船用铝合金板架结构典型节点的疲劳寿命与测点应力呈双对数线性关系,即随着对数测点应力的增大,对数疲劳寿命呈线性下降趋势;而焊缝缺陷形式直接关系到节点的疲劳破坏模式与疲劳寿命。研究结果可为船用铝合金板架结构的承载能力评估与焊接工艺设计提供参考。     

海上平台管节点疲劳性能研究

在研究D500系列管节点疲劳特性的基础上，吸取国内外研究成果，建立了适用较广的可靠的管节点疲劳寿命计算方法．文章给出了建立在大量数据基础上的S－N曲线，探讨了影响疲劳寿命的因素，进行了局部应力—应变法及断裂力学法计算分析，对海洋平台管节点提出了适用于工程实际的建议．     

Finite Element Simplified Fatigue Analysis Method for a Non-tubular Joint of an Offshore Jacket Platform

This paper proposes the finite element simplified fatigue analysis method for fatigue evaluation of the composite non-tubular joint structure of an offshore jacket subjected to wave loads. The skirt pile sleeve of the offshore jacket, which had been in service, was taken as an example of the non-tubular joint structure. SACS software was used for global analysis of multi-directional wave loads for the jacket platform, and ALGOR software was used to build a finite element model, perform finite element analys...     

Finite element simplified fatigue analysis method for a non-tubular joint of an offshore jacket platform

This paper proposes the finite element simplified fatigue analysis method for fatigue evaluation of the composite non-tubular joint structure of an offshore jacket subjected to wave loads. The skirt pile sleeve of the offshore jacket, which had been in service, was taken as an example of the non-tubular joint structure. SACS software was used for global analysis of multi-directional wave loads for the jacket platform, and ALGOR software was used to build a finite element model, perform finite element analysis, post-process stress results for acquiring the stress range, and perform fatigue evaluation. The analysis results indicate that the extreme stress range is within the allowable stress range and meets the requirements of DNV code. That means the simplified fatigue analysis method is effective and can be used in fatigue design for the non-tubular joint structure of an offshore jacket.     

基于裂纹扩展的海洋平台疲劳可靠性分析

文章基于裂纹疲劳基本理论,针对在役导管架平台出现初始裂纹状态下结构承载力进行分析,考虑结构损伤与腐蚀等因素,建立了典型导管架平台整体结构模型和局部子模型,分析了在该工况下平台整体结构的疲劳强度,并确定了平台结构的疲劳关键部位。采用几何应力外插法计算了热点应力,基于疲劳裂纹扩展的疲劳分析方法,计算了疲劳关键节点的疲劳寿命与疲劳可靠度。该方法能够为海洋平台结构的维护和保养提供一定参考。     

API RP 2A-21~(st)修订对渤海平台管节点设计的影响

针对API RP 2A-21st"增补2"和"增补3"中关于海洋平台管节点的重要修订内容,从管节点强度校核、灌浆桩腿的等效壁厚和疲劳寿命安全系数等方面,对修订前后的异同点进行分析。通过工程实例定量分析条款修订对渤海海域导管架平台结构设计的影响,为工程技术人员提供参考。     

波浪非线性对导管架平台疲劳寿命评估的影响研究

基于线性和非线性波浪理论,在渤海海域观测的30种海况下,选取了导管架平台易发生疲劳损伤的几个危险节点作为研究对象,并通过确定性的疲劳分析方法对这些节点进行了疲劳寿命评估。结果表明,在选取的3种阻尼条件下,考虑波浪的非线性因素后,疲劳寿命的评估结果均有所增加,为海工结构的疲劳寿命评估提供了参考意见。     

On stress concentration factors for tubular Y- and T-Joints in frame structures

This paper is written as a result of some years experience with fatigue analysis of offshore jacket structures where the connections are made as tubular joints. The hot spot stresses at the tubular joints in such analysis are normally derived based on parametric equations for stress concentration factors. These stress concentration factors are normally related to the axial force in the brace. It is observed that the hot spot stresses at the crown positions of the tubular joint in some cases are significantly affected by the local loading on the chord and the bending moment in the chord. In order to use the existing formulae in these cases some engineering effort is required to derive correct hot spot stress. This work can be avoided by using the nominal stress in the chord as the basis for calculating the hot spot stress at the crown position instead of using the axial force in the brace as basis for the analysis. This also extends the validity of the equations for stress concentration factors for T- and Y- joints in design standards. The proposed modification makes it also simpler to include the effect of joint flexibility in a proper way. The basis for a proposed revision of the equations for stress concentration factors for these joints is presented in this paper. It is considered that this modification leads to minor changes of the computer code, but that it will save analysis work for engineers and reduce the possibility of calculating incorrect fatigue lives in tubular frame structures.     

轴力作用下X型焊接管节点热点应力的分布规律

海洋平台中的焊接管节点的疲劳寿命是由热点应力的大小和分布决定。热点应力的大小决定了管节点在疲劳失效前所能承受的循环荷载的次数,而热点应力的位置则决定了疲劳裂纹的萌生位置和扩展方式。文中采用有限元方法分析了承受轴向拉力作用的X型焊接管节点在焊缝周围的热点应力的分布情况,通过对112个X节点进行的模型分析,研究了节点几何参数对热点应力大小和分布规律的影响。     

导管架平台拆除作业

根据海洋平台服役年限规定和相关法律法规要求,介绍国内外海洋平台拆除现状,分析海洋平台拆除的市场前景。以海洋平台中典型的四腿式简易导管架平台为研究对象,阐述拆除作业的流程和注意事项,对比导管架平台的常用切割技术,为相关企业海洋平台的拆除作业提供借鉴。