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.     

自由结构动力优化设计中的特征灵敏度分析

在结构动力优化设计中，特征灵敏度分析是一个十分重要的环节。如何在保证精度的前提下减少分析工作量具有重要意义。本文运用幂级数展开法，给出了诸如潜艇，鱼雷等自由结构特征灵敏度分析方法。     

服役中后期导管架海洋平台结构可靠性评估

为使海洋平台在服役中后期内安全服役,有必要对现役平台进行安全评估.以埕岛海域某服役中后期导管架式海洋平台为例,研究其可靠性变化问题.首先,根据平台状况资料,考虑平台结构的腐蚀、冲刷等损伤随年限增加而变化的情况,建立了反映结构实际动力特性的有限元模型;然后,考虑结构非线性,沿平台的不同方向逐级施加载荷,得到平台的桩顶位移与横向载荷的关系曲线,根据该曲线得出平台不同时间的极限承载力;最后,考虑冰荷载的不确定性,利用Monte-Carlo法研究平台每年的失效概率及可靠度指标,得到可靠度指标随服役年限变化的曲线,进而预测平台结构在未来服役期内的可靠度.     

基于SESAM的导管架平台结构动力响应分析

利用SESAM软件对渤西QK18-2固定式平台进行分析计算,建立了渤西QK18-2固定式平台的有限元模型,考虑到海底地基的变形,将泥面以下桩-土相互作用用等效的直立桩模拟。对渤西QK18-2固定式平台在波浪作用下的动力响应进行分析,得出了相关结论,最后以波浪载荷作为海洋平台结构的主要环境载荷对导管架海洋平台进行了结构强度校核。     

导管架平台的结构可靠性分析

由于平台长期处于恶劣自然环境中,其可靠性分析成为当前海洋结构基本性能研究的主要方向。针对空间导管架海洋平台,采用有限元分析方法对结构在随机载荷作用下的可靠性进行分析。考虑5种不同的设计波浪工况,基于Morison公式和线性波理论,分析结构的环境载荷,利用ANSYS软件分析空间导管架平台的响应。选取其中的危险工况,基于导管架平台结构位移和应力的失效模式,选取结构尺寸、材料参数及波浪载荷为随机变量,采用APDL语言结合Monte Carlo模拟对海洋平台的结构可靠性进行分析。结果表明,该方法可用于求解固定式平台结构在风浪流载荷作用下的可靠性分析,得到结构失效的主要因素,并改进桩底和甲板与导管架连接处的设计。可为防止结构破坏提供依据,为进行复杂结构的可靠性分析提供参考。     

导管架海洋平台可靠性指标模糊优化分配方法

提出了近海导管架平台结构可靠性指标分配的模糊优化方法.该方法使导管架海洋平台在尺寸、重量、造价等约束条件下,体系达到模糊最优可靠性.文章从寻找结构主要失效模式、结构整体可靠度指标求解、结构子系统可靠度指标分配三个环节进行研究,得到了较为满意的结果.     

结构优化的灵敏度

通过对有限元平衡方程求导，直接得到应力灵敏度，并由此得到应力的泰勒级数，使应力显式化，然后进行结构优化设计；算例表明，以该方法对结构进行优化设计简单可行。     

渤海导管架平台结构系统的可靠性研究

本文根据渤海导管架平台承受载荷的实际情况,探讨了平台结构系统在风、海流及海冰等载荷同时作用下,考虑轴力、弯矩及剪力三种载荷效应和各构件联接处加强结构综合影响的可靠性分析方法。最后给出了今后进行可靠性分析与设计时应注意的问题。     

被拖运管线的随机动力分析

对在随机传播海浪上被拖运管线的响应问题进行了研究。首先提出了一种对无限长管线的响应进行计算,随后再根据相应的边界条件进行修正的分析方法。然后,又提出了管线的有限元分析模型。两种方法均采用了线性频域方法,所得结果非常一致,但第一种方法所需计算机时要比有限元方法少得多。     

船舶结构振动响应灵敏度分析

双层隔振系统已经大量地应用在舰船动力装置的减振降噪技术中,介绍了一种结构振动响应对双层隔振系统主要设计参数的灵敏度分析方法。首先利用有限元法分析在双层隔振系统设计状态下船舶结构的外表面振动速度响应,然后利用导出的灵敏度方程计算外表面振动速度响应对双层隔振系统设计变量的灵敏度,计算的灵敏度系数反映了设计参数的微小改变对其振动速度的影响,从而为结构的优化设计和模型修正提供理论基础,并为双层隔振系统的设计提供了有用的信息。     

耐压厚壁筒结构的可靠灵敏度分析

影响耐压厚壁筒结构安全可靠性的因素颇多,而这些因素大多都具有或多或少的不确定性,因此,利用结构可靠性方法来研究这些结构的安全性越来越受到科研工作人员的关注.在进行这些结构的可靠性分析时,由于各因素对结构失效的影响程度不同,因此关于各个因素对结构可靠性影响大小的研究具有重要的意义.本文利用结构可靠性计算的直接积分法和灵敏度计算的最新成果,对压力厚壁筒的灵敏度进行了计算分析.计算结果表明,耐压厚壁筒结构屈服应力和工作压力的微小波动对耐压厚壁筒结构失效的影响比其它三个因素的影响大得多,其所占的百分比分别为41.60%、29.01%,故建议在设计、制造、使用时,要严格控制这两个因素的变化.本文的理论研究和实际结构的计算研究对压力厚壁筒结构的设计、制造、使用具有较大的理论意义和实用价值.     

导管架平台立柱结构的抗撞性能分析

导管架平台立柱结构被守护船撞击的事故常有发生,因此,在设计中应当考虑立柱结构的抗撞性能。NORSOK规范和API规范是世界上被广泛认可并应用的导管架立柱结构设计规范之一,但其适用性还有待深入研究。为了研究NORSOK规范和API规范中计算导管架立柱结构抗撞性能公式的适用性,以一艘守护船侧向撞击立柱结构场景为研究对象,采用数值仿真技术,分析在不同撞击点和立柱结构设计原则条件下的碰撞力—撞深曲线等性能,并与NORSOK规范和API规范公式计算结果进行比较,获得了NORSOK规范和API规范公式的适用性原则。     

基于状态转移法的冷却水系统动态可靠性分析

由于传统的系统可靠性建模与分析方法在描述时间、过程变量和操纵员等的动态影响时存在困难,而无法满足复杂动态系统可靠性分析的需要。对具有动态随机性故障的可修系统采用静态近似处理,经常会导致计算的可靠性指标与实际情况相差较大。针对动态分析问题,应用马尔科夫过程理论建立了系统中部件可靠性参数随时间变化的状态转移方程,根据冷却水系统的原理和运行特点建立了冷却水系统的数学计算模型,并运用算例对该方法进行了分析。分析结果表明,该模型可以合理地分析计算冷却水系统的不可用度随时间的变化。     

基于Kriging模型的船舶典型双层底板架强度和稳定性全局敏度分析

基于Kriging近似技术分别构造具有5根、7根龙骨的双层底板架结构强度和稳定性计算代理模型,利用Sobol＇进行双层底板架结构各设计参数对板架强度和稳定性响应指标的全局敏度分析.分析结果表明：对于强度响应,板架尺度及布置参数、构件尺寸参数均对其存在较大的影响;而对于稳定性响应,板架尺度及布置参数对其敏感程度较高,构件尺寸参数对其影响较为有限.     

压电类船舶智能结构动态特性分析

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象,它所带来的危害一直为人们所关注.文章根据振动主动控制原理,建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理论,进行了试验模型结构模态参数特征向量灵敏度分析,确定了压电陶瓷驱动器在施加控制后结构阻尼、刚度的变化对振型变化的影响程度.计算结果表明试验模型结构振动位移的减小主要取决于压电陶瓷驱动器所引起的结构阻尼变化.     

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。     

航道整治建筑物可靠性设计的思考

航道整治建筑物在航道整治工程中起着举足轻重的作用,从工程实施的结果来看,毁坏相对严重。在比较其他建筑物结构可靠性设计理论和航道整治建筑物设计理论现状的基础上,提出完善航道整治建筑物设计理论先健全安全系数法,再建立可靠度设计理论的设想。采用可靠度设计有利于量化结构在设计基准期内的可靠性,为项目的经济技术分析提供数值依据。     

响应面法在引桥式接岸结构可靠度分析中的应用

结合天津港地区以淤泥质为主的工程地质条件,构建引桥式接岸结构的ANSYS有限元数值模型。根据PDS模块抽样结果建立基于桩基承载力、胸墙一引桥连接点强度和结构位移等3种失效模式下的响应面方程,计算各随机变量影响结构可靠度的灵敏度和不同失效模式下接岸结构的可靠度,提出可供接岸结构优化设计参考的相关建议。     

半潜式生产平台立柱与上部模块连接结构设计优化及可靠性分析

半潜式生产平台是一种适用深海油气资源开发的主流装备,相比半潜式钻井平台,其在结构强度和疲劳分析方面有更高的要求。文章在规范设计及校核的基础上,采用三维结构有限元数值分析法,对半潜式生产平台关键结构优化设计和可靠性分析进行研究,以求平台关键结构区域应力状态更合理优化;基于蒙特卡洛法,针对海洋工程环境条件的复杂性和不确定性,引入载荷随机概率变化设定,进一步对关键结构进行可靠性分析及优化,以关注结构强度的可靠性。