主管受拉K型管节点抗冲击性能有限元研究

偶然荷载引起的撞击会造成海洋平台中的管桁架严重损伤,尤其是管节点的破坏,严重时会导致整个平台的损坏,因此管节点是海洋平台设计研究中的一个重要内容.本文以海洋平台中常见的K型管节点为研究对象,利用有限元软件ABAQUS研究了3个主管在受拉状态下的K型管节点的抗冲击性能.在研究过程中以几何参数和荷载参数为主要变量,分析了各相关参数对管节点的抗冲击性能的影响.确定了K型管节点在冲击荷载作用下的破坏模态.在对冲击力、位移、能量耗散等时程曲线的分析中揭示了抗冲击性能工作机理.研究结果表明:支主管的径厚比以及支管的拉压状态对管节点所受到的最大冲击力和节点变形具有较显著的影响.     

海洋平台海管立管悬空方案设计研究

海底管线是海洋平台物流进出的主要通道,是海洋平台安全生产的重要设施。海管立管作为海管与平台连接的关键节点,工作环境最为恶劣。现有海管立管的设计是按照立管直底部与海床面完全贴合的工况开展设计计算,出现悬空情况时,需要采取回填措施。由于回填工作难度大、施工及维护费用高,文章通过软件模拟计算,证明立管底部悬空的不影响海管安全使用,计算结果与实际情况匹配,从而实现立管安装、运行费用的大大降低。     

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。     

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。     

预加轴力下加强冷弯T型方钢管节点抗冲击试验研究

为深入研究加强方式对T型方钢管节点的抗冲击性能的影响,文章进行了预加轴力下加强冷弯T型方钢管节点抗冲击性能试验研究,研究了主管内部加劲肋和主管上翼缘垫板加强对节点试件冲击力、支管顶部及主管底部变形发展等受力性能指标的影响.通过试验得到管节点在冲击荷载作用下的破坏模态、冲击力和位移时程曲线以及荷载-位移关系曲线,获得加强后节点在冲击荷载作用下的抗冲击工作机理,为管结构抗冲击设计和加固维护提供参考.     

主管受撞T型管节点抗冲击性能研究

突发事件引起的碰撞会造成海洋平台管桁架结构严重损伤,特别是管节点的破坏,严重时将导致平台报废。文中根据工程中常用的管节点参数确定典型分析节点,采用非线性有限元分析方法,分析主管受到碰撞的管桁架T型节点的变形发展过程,确定节点的破坏模态;在对冲击力、位移、应变和落锤速度等时程曲线的分析中,揭示抗冲击工作机理。分析结果表明:节点变形以受撞区域的主管上表面发生局部屈曲为主,节点的整体变形相对较小,并在主管上表面形成"8"字型塑性铰线。     

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．     

桁架式海洋平台桩腿管节点焊接工艺研究

管节点的焊接是自升式海洋平台桩腿制造中工作量最大的一道工序,它的制造效率和焊接质量直接影响着整个桩腿乃至整个平台的制造进度和使用寿命,文中选择低合金高强钢EQ56为桩腿桁架的材料,对管节点的焊接工艺进行研究,并结合材料特性给出合理的焊接工艺参数。     

大型FPSO单点结构制造工艺研究

由于海上石油生产的发展,导致海洋技术、设备的更新和应用,特别是对海洋系泊设施提出了更新、更高的要求,促进了对单点系泊技术的研究和应用.文章以上海外高桥造船有限公司承建的大型FPSO为研究对象,对FPSO结构物中设计和制造难度较大的单点结构的管节点设计、热处理工艺、平台总组工艺、坞内总组工艺、整体吊装工艺进行了研究和总结,以期为同类海工产品的设计和建造提供借鉴依据.     

聚氨酯灌注加强T型管节点的极限强度分析

管节点作为平台的基本组成部分,其极限承载力的研究一直是国内外的热点.本文采用聚氨酯灌注加强的方法,并运用有限元软件MSC.Marc对聚氨酯灌注加强T型节点进行了承载力分析,结果表明加固后的节点不仅承载能力显著提高,并且结构的延性也有了一定的提高,同时对比不同参数对的加固后节点承载能力的影响,得到有参考价值的结论.     

轴向荷载作用下K型管节点焊缝周围应力分布的参数公式

应用分区产生网格的方法产生了K型节点的有限元模型,计算了在轴向荷载作用下K型节点焊缝周围的热点应力分布情况,并与相关试验结果进行对比分析,验证了所提出的有限元模型的可行性和准确性。通过对1152个K节点模型分析,研究了几何参数对K型节点焊缝周围热点应力分布的影响,发现在几何参数取不同值时热点应力的分布随几何参数的变化发生改变,而且热点应力的位置也随着几何参数的变化在冠点和鞍点之间移动。并在此几何参数分析的基础上,提出了K型节点焊缝周围应力集中系数分布的参数公式,并对参数公式进行了误差分析。对于绝大多数K节点模型,拟合得到的参数公式所计算的焊缝周围应力分布结果是精确可靠的,所以提出的参数公式为工程中K节点疲劳设计和分析提供了参考方法。     

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。     

Local joint flexibility element for offshore plateforms structures

A large number of offshore platforms of various types have been installed in deep or shallow waters throughout the world. These structures are mainly made of tubular members which are interconnected by using tubular joints. In tubular frames, joints may exhibit considerable flexibility in both elastic and plastic range of response. The resulting flexibility may have marked effects on the overall behavior of offshore platforms.This paper investigates the effects of joint flexibility on local and global behavior of tubular framed structures in linear range of response. A new joint flexibility element is developed on the basis of flexibility matrix and implemented in a finite-element program to account for local joint flexibility effects in analytical models of tubular framed structures. The element formulation is considerably easy and straightforward in comparison with other existing tubular joint elements. It was concluded that developed flexible joint model produces accurate results comparing to sophisticated multi-axial finite element joint models.     

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。     

大型开敞式深水码头导管架结构管节点的疲劳分析

结合大连新港新建30万吨级(兼靠45万t)进口原油码头工程,以导管架结构为研究对象,阐述该结构管节点的疲劳计算方法,并计算开敞式码头导管架结构中管节点的疲劳寿命.结果表明管节点的疲劳寿命满足相应规范的要求,可为实际工程设计提供参考.     

Dynamic behavior of scaled tubular K-joints subjected to impact loads

This paper examines the dynamic behavior of the tubular K-joints in offshore platforms by means of experimental and numerical studies. The structural response is studied through Falling Weight Impact Tester(FWIT) with three different falling heights. A non-direct similitude method is developed and applied to the scaled K-joint models. The experimental results, including final deformed shapes and impact force responses, are reported to be useful for further benchmark studies. The finite element models are then developed by commercial software LS-DYNA, where nonlinear material properties are considered based on the corresponding tensile tests. Good correspondence between the numerical and experimental results is achieved, and relevant sensitivity analyses of numerical results are carried out to verify the reliability of the numerical models. Finally, the influence of the strain-rate definition and the reliability of the similarity are discussed. In general, the impact response in the present study is significantly dependent on the definition of dynamic material characteristics. The results obtained from Cowper-Symonds model with constants derived from the dynamic tensile test yield a good estimation when compared with the experimental results. Besides, scaled models tend to obtain un-conservative prediction results, and the developed non-direct similitude method is appropriate for the application.