服役中后期海洋平台的安全寿命评估与维修决策

平台在服役过程中受到海浪等载荷的交变作用而引起结构的疲劳损伤,因而海洋平台结构的完整性、安全可靠性评估对于后期及超龄服役的海洋平台来说是十分重要的.科学合理地制定海洋平台的操作及检维修策略是平台安全经济运行的保证.相关研究和观测表明海洋平台结构的疲劳热点部位是在构件相互连接的连接焊缝焊趾处.其疲劳进程是焊趾处萌生裂纹或已存在裂纹类缺陷在疲劳载荷作用下形成长裂纹及其之后的扩展直至临界裂纹尺寸而失效.这一失效模式的结构可以采用基于断裂力学的安全评估和寿命预测方法进行评估,而且该失效过程的各个阶段都可以采用无损检测的方法对裂纹进行检测,检测结果可作为前次评定的验证又作为当前评估及寿命预测的输入,为后期或超期服役平台的安全性评估并由此制定该平台的操作及检维修策略提供方法和手段.     

海洋结构物疲劳裂纹扩展寿命的一种工程预报方法

海洋结构物疲劳寿命的准确预报对海洋结构安全具有重要意义。基于裂纹扩展的寿命预报相比于常规的基于累积损伤理论的寿命预报方法,能够考虑载荷次序、初始缺陷等重要因素的影响,各大船级社极力推进裂纹扩展理论在海洋工程中的应用。文章从裂纹扩展法则、应力强度因子求解、疲劳载荷谱模拟上对裂纹扩展理论的工程应用进行研究,试图找出准确、合理且相对简单的方法。结合裂纹扩展的单一曲线模型、基于有限元子模型技术的应力强度因子求法以及基于谱分析的疲劳载荷谱产生方法,对某半潜式钻井平台典型焊接节点进行基于裂纹扩展疲劳寿命预报,并讨论了初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明,该半潜平台焊接结构符合设计寿命的要求,初始裂纹尺寸对疲劳寿命影响很大,可为海洋结构物基于裂纹扩展的疲劳寿命预报提供参考。     

船舶含裂纹焊接结构剩余疲劳寿命可靠性预报

船舶服役期间工程技术人员需要对已检测到裂纹的构件进行剩余疲劳寿命可靠性评估,以便做出维修决策。鉴于基于S-N曲线和累计损伤理论的常规疲劳寿命预报方法对于损伤难以明确定义,本文基于裂纹扩展理论对船舶疲劳热点剩余疲劳寿命可靠性预报方法进行研究。在考虑应力比和应力强度因子幅门槛值的情况下,研究求解裂纹扩展预报的快速数值计算方法。通过与蒙特卡洛模拟相结合,预报可靠性指标随时间的变化曲线、一定存活率下的剩余疲劳寿命等。以油船上某疲劳热点为研究对象,进行剩余疲劳寿命可靠性预报,为工程应用提供参考。     

船舶含裂纹焊接结构剩余疲劳寿命可靠性预报

船舶服役期间工程技术人员需要对已检测到裂纹的构件进行剩余疲劳寿命可靠性评估,以便做出维修决策.鉴于基于S-N曲线和累计损伤理论的常规疲劳寿命预报方法对于损伤难以明确定义,本文基于裂纹扩展理论对船舶疲劳热点剩余疲劳寿命可靠性预报方法进行研究.在考虑应力比和应力强度因子幅门槛值的情况下,研究求解裂纹扩展预报的快速数值计算方法.通过与蒙特卡洛模拟相结合,预报可靠性指标随时间的变化曲线、一定存活率下的剩余疲劳寿命等.以油船上某疲劳热点为研究对象,进行剩余疲劳寿命可靠性预报,为工程应用提供参考.     

超大型浮体柔性连接器疲劳强度模型试验

为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用三维有限元方法计算了连接器结构应力,分别基于S-N曲线和裂纹扩展,给出了柔性连接器疲劳寿命评估方法。比较分析表明,计算得到的连接器结构应力和疲劳寿命与模型试验结果吻合,文中方法可用于柔性连接器结构疲劳强度设计     

船用汽轮机转子疲劳裂纹扩展寿命分析

分析汽轮机转子疲劳裂纹扩展寿命各种随机变量的统计分布规律和参数估计,给出计算裂纹扩展寿命的Monte-Carlo模拟仿真过程,运用Miner法则分析循环载荷下的疲劳裂纹扩展寿命评估方法,以某型转子的计算实例证明概率断裂力学方法的有效性。     

大型集装箱船高强度厚钢甲板安全寿命评估方法

疲劳是船舶与海洋工程结构破坏的主要模式之一.高强度钢的应用使得结构的疲劳问题更加突出.对于采用以高强度厚钢板为甲板的大型集装箱船来说,有必要进行高强度厚钢板的焊接缺陷部位安全寿命评估方法研究.以应力范围的长期分布服从两参数Weibull分布的随机载荷为疲劳载荷,裂纹扩展率采用单一曲线模型预报裂纹在任意时刻的尺寸,结合应力强度因子并参考应力计算方法和失效评估图技术提出一套计算集装箱船高强度钢厚钢板安全寿命评估的方法.通过编制计算程序,对某集装箱船甲板进行安全寿命计算.最后,分析疲劳载荷谱对安全寿命的影响.计算结果表明：载荷回复期的长短和Weibull分布的形状参数的取值都会极大影响结构疲劳安全寿命.     

深水半潜式钻井平台断裂力学疲劳寿命分析

采用断裂力学分析方法和谱疲劳分析方法对比深水半潜式钻井平台典型节点在南海典型海洋环境条件下的疲劳寿命,断裂力学分析中将平台结构裂纹作为张开型裂纹来处理,对比初始裂纹深度对计算结果的影响,并与结构谱疲劳寿命分析结果进行对比,结果表明,断裂力学方法用于南海环境条件下深水半潜式钻井平台疲劳分析较为准确,认为在缺乏结构初始裂纹数据情况下,半潜式平台结构采用断裂力学分析方法所采用的初始裂纹深度可用于平台结构的初始寿命评估及结构发现裂纹后剩余寿命的验证分析。     

海洋钢结构疲劳裂纹扩展预报单一扩展率曲线模型

采用基于疲劳裂纹扩展的疲劳寿命预报方法对海洋钢结构的安全寿命进行评估,首先要解决变幅载荷作用下的裂纹扩展率问题,其次是复杂应力场中的应力强度因子计算问题.文章将裂纹扩展率单一曲线模型结合焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法来探讨复杂载荷作用下海洋钢结构的疲劳寿命预报问题.裂纹扩展率单一曲线模型的思想是将任意载况下的应力强度因子等效到R=0的应力强度因子,并假定超载不影响材料的裂纹扩展率,而是使等效应力强度因子幅减小.使得复杂载荷下的疲劳寿命预报也仅需要对应于R=0时的裂纹扩展率材料常数,从而解决复杂载荷下裂纹扩展率材料常数的确定问题.文中给出了适合于海洋钢结构的裂纹扩展率曲线,焊趾表面裂纹应力强度因子以及残余应力引起的应力强度因子的计算方法.     

基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳评估

疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一。为了保证船舶结构有足够的疲劳强度,各国船级社、船厂等均建立了船舶结构疲劳强度校核规范作为船舶疲劳评估的指导性文件,尽管这些规范均是建立在S-N曲线方法基础上的,但由于S-N曲线方法存在自身无法克服的缺陷(如忽略材料的初始缺陷等),对同一节点进行计算得到的疲劳寿命大相径庭。该文作者在基于裂纹扩展理论的基础之上,给出了一套详细的船体结构疲劳评估方法,并应用此方法对大型船舶结构典型节点的疲劳寿命进行评估,以期能为完善船舶结构疲劳寿命的评估提供参考。     

服役后期海洋平台剩余寿命可靠度预测方法

为保证服役后期平台在延寿服役期内的安全性,需要对其结构整体剩余寿命可靠度进行预测。因此,文章重点研究了在随机波浪载荷作用下平台部分构件动力失效和疲劳失效时,平台整体时变可靠度预测方法。采用Miner线性累积损伤理论和首次超越失效准则,计算平台构件的疲劳寿命可靠度和动力可靠度,搜索并删除失效概率较大的构件,运用波浪增量动力分析法找出平台结构所能承受的极限波浪载荷,再结合服役海域波浪统计资料,计算平台结构系统整体时变可靠度以预测其剩余寿命。文中算例表明了该方法的实用性和简便性。     

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。     

高桩码头纵梁维修加固方法及对比

20世纪70～80年代修建的高桩码头由于长期处于氯盐侵蚀的环境中,码头浪溅区梁板钢筋容易发生锈蚀膨胀,进而引起混凝土纵向开裂、脱落。为保证码头结构安全需要对此类型的梁进行维修加固,基于实际码头维修加固工程对加大梁截面和粘贴碳纤维布两种维修加固方法进行介绍,从应用范围、施工效率、质量及成本4个方面对两种方法进行对比分析。结果表明,加大截面法比粘贴碳纤维布法的适用范围更广泛,但在施工效率、成本、施工难易及质量可控性等方面,粘贴碳纤维布法具有明显优势。     

基于断裂力学的老龄化自升式平台可靠性分析

对服役的老龄平台进行可靠性评估是非常必要的．为了更好地判定平台结构的疲劳可靠性，依据断裂力学理论，采用一阶二次矩法计算了自升式平台结构的疲劳可靠性指标，提出了年剩余疲劳可靠性指标概念，并通过对某自升式平台结构的计算分析，指出了要延长该平台的结构使用寿命至30年，需在第15年和第26年对其进行2次维修和保护．这种分析方法为服役的老龄平台的维护服务提供了参考．     

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。     

导管架平台结构风险评估方法研究

文章提出了一种导管架平台在位风险评估方法,以惠州HZ32-2平台为例,首先基于倒塌分析法计算平台结构极限承载能力及构件重要度,并根据API规范中环境载荷的计算方法进行平台结构静力状态下的可靠性分析,最后建立基于风险的结构强度评估方案。计算结果表明本方法可为完善平台结构风险评估及优化平台检验计划提供重要参考。     

模糊理论和投影法在水面舰艇平台能力评判中的应用

通过模糊数学理论和投影法，给出了在无约束的多目标决策条件下对水面舰艇平台能力指数的一般评判方法，以此方法对水面舰艇的平台能力进行优化比较。     

基于层次分析和灰色聚类法的老龄导管架平台安全评估

为延长老龄导管架式海洋平台的使用寿命,对其进行安全评估具有重要意义.文章以渤海湾的一个老龄导管架平台为分析对象,建立了包含多重风险因素的安全评价指标体系,该体系包括三个层次:目标层,一级指标层,二级指标层.目标层包含3个一级指标:海洋环境,结构状态和人为因素.每个一级指标又分为3个二级指标.每个指标的权重通过层次分析法来计算以消除主观因素的影响.采用灰色聚类法定性和定量地评估导管架平台的失效风险.将风险评估标准分为5个等级,确定对应5个灰类的白化权函数.每个二级指标的灰色权向量由表上作业法计算得到.通过逐级计算,目标层的灰色评价值最终由灰色评价权向量单值化计算,灰色等级通过极大值原理确定.评价结果显示该老龄导管架平台失效风险等级是中等的.文中提出的安全评估方法是合理可行的.     

基于区块链的海上风电机组备件生命周期管理平台

海上风电机组（Wind Turbine Generator System,WTGS）备件的相关数据通常存储在中心化的数据库中,很难在合作方之间共享,数据安全性难以得到保证。提出一种基于区块链的海上WTGS备件生命周期管理平台,以促进备件生命周期中的数据交换和信息共享。备件服务中的即时追溯服务、障碍评估服务、主动维护服务和远程监控服务有助于管理者和决策者对备件进行管理和决策。研究结果为备件生命周期管理及区块链技术实际应用提供一定的理论和实践参考。     

在役导管架平台动态可靠性研究

针对在役海洋平台结构进行可靠性分析,动态可靠性评估是最为有效的方法。包括结构的动力可靠性和时变可靠性评估。针对海洋导管架平台的复杂环境,首先考虑结构腐蚀和损伤等因素,计及载荷效应与抗力效应的影响,并结合时间离散法,计算平台的时变可靠度。通过计算结构的传递函数和响应谱,并依据首次超越理论进行动力可靠度的计算。文章研究的方法能够为海洋平台服役期间的安全状况评估提供理论依据并为平台结构的维修提供指导。