面向腐蚀环境的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

以某公司300ft自升式海洋平台桩腿为研究对象,根据平台桩腿的工作环境的波高和波浪周期对其疲劳环境工况进行划分,采用Airy波理论和PM双参数谱计算平台桩腿不同工况下所受的波浪力谱,通过ANSYS有限元软件对平台进行三维建模,分析其在波浪力下的应力响应。建立桩腿在环境载荷下的可靠性模型,同时针对当前研究中的不足,考虑到腐蚀对于桩腿可靠性的影响,提出并建立在环境载荷与腐蚀耦合作用下的桩腿时变可靠性模型,根据应力响应分析结果,分析桩腿腐蚀最严重区域构件的时变可靠性变化规律,对比两种模型下的桩腿结构可靠性,确定腐蚀因素对桩腿时变可靠性的影响。根据可靠性分析结果,结合自升式海洋平台桩腿的工作环境和服役周期,为平台桩腿的维护与保养提供一定参考。     

自升式海洋平台桩腿结构优化设计

以自升式海洋平台三种典型桩腿形式作为研究对象,采用有限元软件ANSYS对不同桩腿结构进行数值分析,对比分析结果表明倒K型桩腿具有较好的力学性能.通过优化倒K型桩腿结构尺寸使其在保持较好力学性能的同时更具经济性.     

自升式海洋平台桩腿齿条相位差分析研究

RPD是桁架式桩腿两相邻弦杆的垂向位移差。自升式海洋平台在升船、预压升船及预压载等工况下,桩腿RPD值不允许超过其最大可容许值。以一个桁架式桩腿的自升式海洋平台为例,论述了RPD计算原理和计算方法,进行了详细的数值计算,并分析得到桩腿的最大可容许RPD值。论文提供的方法和思路对自升式平台使用者及平台设计人员具有一定的指导意义。     

自升式海洋平台桩腿锁紧系统的研发与应用

介绍了新研发的自升式海洋平台桩腿锁紧系统的主要技术参数、工作原理以及结构特点,并介绍了其样机的试验方法、内容及结果。这一研发成果不仅可以节省设备购置费用,同时还可以提高国内海洋工程装备的研发能力,推进海洋工程装备的国产化。     

自升平台桁架式桩腿疲劳分析

以某型自升平台的桁架式桩腿为研究对象,建立了桩腿疲劳分析简化模型,采用谱疲劳分析方法并结合Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论和API推荐的S-N曲线,实现对自升平台桁架式桩腿疲劳寿命预测,为此类结构设计人员提供参考。     

考虑船体与桩腿间隙的自升式平台桩腿疲劳寿命评估

以作业水深为76.2m的自升式平台为例,研究桁架式老龄自升式平台桩腿疲劳寿命的评估方法.考虑桩腿和船体之间间隙非线性接触建立整体有限元模型,针对桁架式桩腿弦杆截面为非圆柱截面的特点,提出了其水动力计算和结构应力计算的有效方法.采用有限元方法计算各疲劳子工况下的动力响应,确定应力传递函数及相应的应力谱,预报平台桩腿的疲劳寿命.     

基于数值模拟的自升式平台桩腿变形修复

文章以某自升式平台穿刺事故后的维修为例,通过利用有限元数值模拟辅助分析桩腿受损后变形的内应力,损坏舷管割除后的桩腿的稳性,指导现场制定精确的桩腿修复方案,并通过施工验证,为以后自升式平台桩腿的类似维修提供借鉴参考。     

自升式钻井平台桩腿建造工艺探索

以海洋石油281/282自升式平台桩腿建造为例,从桩腿的分段划分、建造及焊接作业工艺,合拢及吊装作业步骤等几个方面系统阐述整个桩腿的建造流程,对比国内外桩腿常规建造工艺,所介绍的工艺、工装等具有创新性。     

自升式钻井平台桩靴裂纹修理分析

自升式钻井平台的桩靴和桩腿大量采用如ASTM A517GR.Q、EQ56等低合金高强度的钢材料制造而成,其焊接质量的好坏直接关系着平台的运行安全。文章分析了ASTM A517GR.Q齿条钢的可焊性,介绍了海洋石油941、海洋石油935桩靴裂纹修理工艺以及施工过程,总结了自升式钻井平台桩靴裂纹修理的难点。     

NG-2500 X型自升式平台桩腿分段制作

为保证NG-2500X型自升式平台桩腿的尺寸精度和焊接质量,分析了该桩腿的结构形式及主尺寸、母材材质、主舷管及半圆板来料情况,并根据MSC的基本设计要求、美国船级社(ABS) MODU Rules及AWS D1.1等规范制定了一系列装配及焊接措施,涵盖主舷管接长、片体预装及大组装配等。这些措施有效控制了桩腿分段的建造精度和焊接质量,为桩腿合拢打下了坚实的基础,对同类桩腿总体建造精度控制有着重要参考价值。     

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。     

自升式平台整体结构的三维系统可靠性分析

为使自升式平台整体结构三维系统可靠性计算模型更加贴近实际结构,建立基于空间刚架结构和空间薄壁结构两种系统可靠性分析模型.以三维梁元模拟空间刚架结构,以杂交梁元和加筋板格元模拟空间薄壁结构,并推导加筋板格元的修正刚度矩阵和反向结点力向量,弥补了计算反向结点力向量时采用等剪应力矩形元替代加筋板格元的不足,最后运用改进的分支限界法搜索主要失效路径并结合PNET法计算系统失效概率,通过实例对自存和作业等工况下平台系统可靠性进行计算,对比两种系统可靠性模型的优缺点,给出工程设计建议.     

高强度桩腿齿条厚板切割数值仿真研究

建立了适用于高强度海洋平台桩腿齿条厚板氧乙炔切割的预热热源与燃烧热源叠加的新型复合热源模型。确定了热源模型中各类参数,应用Jmatpro计算NV E690的热物理性能参数,并根据金属学的知识,对计算结果进行修正。利用大型弹塑性有限元分析软件 ANSYS 数值模拟桩腿齿条厚板的切割过程,并与实际加工实测数据对比,验证了材料的热物理性能及热源模型的可靠性。     

基于PATRAN环境的自升式平台强度评估程序开发

通过PCL和Fortran语言开发了基于PATRAN的自升式平台强度评估程序MYWORK(Mobility Workbench)。以桁架式桩腿自升式平台为例,基于ABS自升式平台结构规范,通过对平台工作载荷、风浪流等环境载荷、P-Δ效应等的自动加载及对平台桩腿、主体结构的自动强度评估,简要介绍了MYWORK的主要功能模块、分析操作流程及MYWORK的应用。通过MYWORK的载荷预报模块及直接计算模块对某300英尺自升式平台进行了结构强度评估,评估过程及评估结果验证了MYWORK的高效性、可靠性。     

400英尺自升式钻井平台目标海域和目标用户研究

自升式钻井平台属于海上移动式平台,是浅海大陆架海域油气资源勘探开发事业的主力装备。结合400英尺自升式钻井平台的性能特点,通过分析钻井平台市场的现状与趋势,论述全球蕴涵油气资源海域的地质特性及勘探远景,归纳国内外钻井平台用户特征及市场需求,总结出最适合该型平台工作的目标海域,明确该型平台最适合的目标用户,使400英尺自升式钻井平台的研发更具市场针对性。     

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。     

几种疲劳裂纹扩展模型的比较分析

研究疲劳裂纹扩展机理以及评估结构疲劳强度的“单参数模型”和“双参数模型”对疲劳裂纹扩展的三个阶段—门槛值附近、稳定扩展阶段、失稳阶段的描述能力存在较大差别.文章就现今主流的以McEvily模型为源头的一系列单参数模型、双参数模型、统一模型以及正切模型进行了探讨,分析了这些模型对疲劳裂纹扩展的描述能力以及在疲劳寿命评估方面的差别.     

基于有限元分析的自升式平台桁架腿选型优化设计

桁架腿作为自升式平台最为常见的桩腿结构型式,其拓扑型式、结构形状和构件尺寸设计对平台结构响应有重要影响。针对这一问题．笔者将有限元分析和数值优化方法有机结合,建立了复杂环境下桁架腿结构的多约束条件的优化模型,应用ANSYS优化模块进行求解。优化过程中,针对两层设计变量耦合困难的问题,分层优化方法。为验证优化模型和方法的可靠性,对某自升式平台桁架腿进行了选型优化设计。优化结果表明,本文采用的优化模型和方法简单实用,优化效果显著,为自升式平台桁架腿的概念设计提供了一种有效工具。     

考虑小裂纹和保载时间效应的疲劳可靠性分析

大深度载人潜水器的载人舱材质是高强度金属,不可避免地会受到疲劳损害现象的挑战。实际的载人舱结构中存在着由外部因素和内部因素引起的不确定性,其疲劳寿命将受到这些不确定性的影响。在前期的研究中,课题组基于统一的疲劳裂纹扩展率模型进行了疲劳可靠性分析方法的探讨,可作为进一步进行载人舱疲劳寿命预报的基础。但是,该模型无法反映小裂纹和保载时间的影响,而这正是载人舱结构和所受载荷的重要特征,应进行深入研究。所以,课题组提出了一个小裂纹扩展率模型和两个反映保载时间效应的裂纹扩展率模型,以更好地解释载人舱用钛合金金属的蠕变疲劳特性。文中基于这三个模型,结合不同的理论方法,进行了疲劳可靠性分析,考察了可靠度分析方法之间的不同、输入参数以及不同的裂纹扩展理论模型对结构的疲劳可靠性的影响。