基于雨流修正的船舶宽带疲劳强度分析

船舶结构的交变应力过程呈现宽带谱特点,基于窄带近似的疲劳累积损伤计算结果偏于保守。本文采用频域谱分析直接计算方法,对基于"雨流修正"的宽带高斯应力过程疲劳损伤计算方法进行研究,并通过算例分析给出不同修正方法的船体结构疲劳损伤分析结果。将不同修正方法所得结果与雨流计数方法结果进行比较分析,结果表明Wirsching-Light方法与雨流计数方法结果较为接近。     

基于三维波浪载荷的甲板驳总纵强度分析

某甲板驳船的主尺度比超出规范要求,为此,在频域内采用三维线性势流理论的波浪载荷计算方法,选取修正P-M双参数波浪谱及相应海域的波浪散布图,分析不同装载工况下船体所受波浪载荷并进行总纵强度分析.     

极地运输船波浪载荷计算分析

极地运输船航行于极地航线,考虑到航线的特殊性,计算和分析极地航行海区下船体的波浪诱导载荷长期值,对船体结构的设计很有意义。采用FORTRAN语言编写全球波浪散布图统计与分析程序,可统计与分析全球指定海区每个短期海况出现的概率,进而获得该指定海区波浪散布图。以某极地甲板重载运输船为研究对象,基于谱分析方法,采用WASIM水动力分析软件计算2个工况,24个浪向角和26个周期下的波浪诱导载荷,获得其船中剖面垂向弯矩的幅频响应函数,并采用Sesam软件Postresp模块结合具体的波浪谱和目标船航行的东北和西北航道所经10个海区波浪散布图进行长期预报,进而获得船体各个海区下船中剖面垂向弯矩的长期值,并与北大西洋海区下的计算值比较。     

深水立管涡激振动非线性响应及疲劳分析

对于深水立管,研究其在均匀流作用下,考虑流固耦合时的涡激非线性动力响应及疲劳损伤分析。采用有限元方法,建立立管模型。计算均匀流产生的升力时,考虑流体速度与立管之间的相对速度。利用Newmark-β法对立管进行时域内的涡激响应分析,同时通过幅值谱对立管进行频域内的分析,得到涡激振动的主要模态。     

波致立管疲劳损伤计算方法研究

针对波浪作用下平台运动引起的立管疲劳损伤,进行完整的频域计算方法研究。首先采用势流理论对平台的运动响应进行分析,求得平台的运动频响函数;接着采用有限元法对立管的应力响应进行分析,求得立管的应力频响函数;最后,结合立管材料的S-N曲线,采用谱分析方法对四种不同海况下波致立管振动引起的疲劳损伤进行分析,获得损伤沿立管轴线方向的分布曲线。研究结果表明：波致立管振动疲劳损伤与有义波高密切相关,疲劳损伤值随着波高的增加成指数次方增长;立管的最大疲劳损伤值通常出现在立管的边界区域。     

顶张力对深水刚性立管涡激振动及疲劳损伤的影响

分析讨论顶张力对深水刚性立管在剪切流中的涡激振动响应和疲劳损伤的影响。从理论上分析张力对刚性立管固有特性的影响,并利用OrcaFlex软件建立数值模型,模拟不同顶张力系数下立管于剪切流中的涡激振动响应,同时采用S-N曲线法计算立管疲劳损伤。结果表明,顶张力对立管的影响直接体现在刚度上,立管刚度随着张力的增大而增大,因此顶张力对降低立管疲劳损伤有一定积极作用。但是随着顶张力的增大,其对降低疲劳损伤的贡献越来越小,而对立管强度储备的危害却逐渐增大。     

集束塔式立管总体疲劳分析方法研究

考虑到集束塔式立管比单根塔式立管在总体疲劳分析时更加复杂,利用＂等效＂理论方法对集束塔式立管进行处理,建立集束塔式立管有限元模型,提出集束塔式立管总体疲劳（包括运动疲劳和VIV疲劳）的分析方法,并通过实际的案例给出相关计算结果,证明该方法是正确和合理性的。     

基于风险的海洋立管疲劳安全系数计算分析

立管疲劳安全系数的取值依据构件对于结构完整性的影响以及它的可检测和可维护性。本文引入了一种基于风险的疲劳安全系数的方法,给出了立管波致疲劳与VIV疲劳的安全系数计算流程,筛选了用于计算波致疲劳和VIV疲劳的随机变量,完成了一根SCR立管进行了安全系数的计算。结果表明,波致疲劳的安全系数结果与传统的方法较接近,但是对于VIV疲劳,基于风险的疲劳安全系数与斯托哈尔数等统计参数的取值有关。     

内河船舶波浪载荷研究

利用内河波浪散布图和修订波浪谱对内河系列船舶进行了波浪载荷的计算预报,首次分析了内河船舶波浪载荷的规律和特点,并与俄罗斯内河登记局(RRR)和法国-德国船级社(B-G)的内河规范载荷对应的等效模数要求进行了比较分析。结合实船测试结果表明：波浪载荷变化规律与国外同类规范一致,预报波浪载荷水平与测试结果及国外同类规范要求相当。内河船舶波浪载荷预报应考虑航速和水深的影响,载荷预报结果可以作为制定内河波浪载荷公式的基础。     

波流联合作用下深海立管疲劳寿命计算方法研究

基于线性波浪理论计算深水立管的动力响应,采用谱分析法推导出传递函数.利用传递函数由海浪谱确定海洋立管中由波流引起的应力谱,给出深水立管在随机波浪和流作用下的疲劳寿命计算公式,以一典型立管为数值算例进行计算,计算结果表明,潮流对立管疲劳寿命也有影响,使其疲劳寿命大大降低.     

基于切片理论的波浪载荷直接计算

提出了波浪载荷直接计算方法。该方法基于线性切片理论,在频域范围内进行。通过水动力分析得出波浪载荷的响应幅值算子,采用统计方法对波浪载荷进行长期预报,并将线性波浪载荷预报结果进行非线性修正,以模拟实际波浪载荷的非线性效应。最后以某一船型为例,结合IACS推荐的波浪谱和波浪散布图以及超越概率,采用该方法进行了计算并将计算结果与规范值进行了比较。     

近海结构疲劳计算中波浪与结构建模探讨

文章根据作者已提出的基于海况频度分布的统计分类及非线性动力学计算的疲劳评估方法,通过进一步改进波浪能的输入,提出了一种更为有效的计算方法。通过将这一方法运用到一典型导管架结构的疲劳计算,文中首先研究了波浪方向对疲劳破坏的影响,进而分析了波浪谱中若干重要参数及HHT-α时间积分中步长对疲劳计算结果的影响。通过对结构反应的统计研究,发现海况的恶劣程度并不直接影响结构响应非高斯趋势的显著程度。文中提出的方法在减少不确定性的同时又不降低安全标准,有效提高了疲劳计算的精确度,从而可以降低相关近海结构建设和维护成本。文中的计算方法已被成功地应用于北海及墨西哥湾数座近海结构在风和波浪荷载作用下的疲劳评估。     

基于谱分析的FPSB疲劳寿命评估和优化

FPSB是一种新型深远海大型浮式结构物,长期承受交变波浪载荷作用,易发生疲劳而使得结构失效。本文以一艘FPSB为研究对象,使用谱分析法对其疲劳寿命进行了评估。首先建立水动力模型计算波浪载荷响应算子RAO,建立整船结构模型计算船体结构响应,随后选取典型节点建立子模型以得到精确的热点应力传递函数,采用北大西洋海况和P-M海浪谱,基于S-N曲线和线性累积损伤准则对典型节点的疲劳寿命进行计算分析。根据疲劳评估结果,对易损节点进行基于疲劳性能的结构优化,以提高节点形式的合理性及结构安全可靠性。     

西非海域FPSO多点系泊系统的疲劳寿命分析

文章首先采用三维频域理论分析西非海域FPSO的水动力性能,得到船体各自由度的运动响应,慢漂载荷,附加质量和势流阻尼等;随后,利用分块法将波浪散点图离散为若干个海况,基于准动态方法对多点系泊系统进行分析,得到各海况下船体的漂移和各系泊缆的张力;最后,结合前两步的计算结果,采用T-N曲线,雨流计数和Miner线性累计损伤理论对系泊缆的疲劳寿命进行预报。研究结果表明,各系泊缆的疲劳寿命沿长度方向的分布趋势基本一致,锚链顶端和触底部分的疲劳寿命较短。此外,西非海域的涌浪对系泊缆的疲劳损伤较大,系泊设计时应予以重点关注。     

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。     

Influence of seabed trench formation on fatigue performance of steel catenary risers in touchdown zone

The subsea survey results using remote operating vehicles (ROV) show that trenches with a depth of several riser diameters can be developed underneath the steel catenary risers (SCR). Therefore, an important question in respect of the riser–seabed interaction is, how the trench formation beneath the riser affects the riser fatigue performance in the touchdown zone. A common methodology reported in literature to study the impact of trench formation on riser fatigue life is the insertion of an artificial mathematical expression of the riser profile into the seabed. This study shows that such methodology can be inconsistent and leading to contradictory results. The current paper has employed ABAQUS finite element software and coded a non-linear soil hysteretic model to automatically simulate the variable seabed stiffness and the gradual trench development through the touchdown zone. In this method, the seabed model parameters are initially adjusted to extreme values allowing trench with desired depth to be developed over a moderate number of displacement cycles of the SCR. The design wave scatter diagram is then applied, simulating a generic Spar system, after switching the model parameters to values with normal range. The paper presents the impact of trenches of different depths on the fatigue performance of SCRs in the touchdown zone.     

我国规范与美国《海岸工程手册》风浪后报计算的差异*

在缺少海洋水文观测资料的情况下,利用风浪后报推算设计波浪参数是工程上常用的方法。探究了我国现行《海港水文规范》中“深水风浪要素计算图解法”诺谟图存在的缺陷,并与美国工兵团新版《海岸工程手册》的波浪图解 后报方法进行了比较分析,所得结论对于我国海岸与近海工程的波浪后报计算具有重要参考意义。     

半潜平台结构疲劳寿命评估方法比较

为了研究各种疲劳评估方法对海洋结构物疲劳寿命评估结果的影响,利用S-N曲线方法和断裂力学方法分别计算了半潜式海洋平台的疲劳寿命,分析比较了二者计算结果的差别.同时比较了疲劳载荷预报中谱分析方法和设计波法的计算结果,分析研究半潜式海洋平台结构关键节点疲劳应力计算中设计波和载荷参数的确定方法,为半潜式海洋平台的疲劳寿命评估提供依据.经过比较分析,认为S-N曲线方法和断裂力学方法应用于评估海洋结构物疲劳寿命均是可行的,使用设计波法来计算半潜式海洋平台横撑与立柱交点处结构疲劳寿命时应该以60°浪向的横向扭矩为特征设计波浪载荷来决定设计波参数比较合理.