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。     

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。     

半潜式平台横向开闭极限强度的时变可靠性分析

为了研究疲劳和腐蚀对半潜式平台结构极限强度可靠性的影响,文章改进了Smith方法,使之能够用于计及撑杆整体失稳的半潜式平台对开、对闭的极限强度计算;基于随机过程理论,建立计及疲劳和腐蚀作用的平台结构极限强度随机时变模型;针对某半潜式平台,建立波浪载荷和静水载荷随时间的变化模型,使用并联系统方法计算平台结构的时变可靠性,并与年度瞬时可靠性进行比较.     

半潜平台载荷不确定性及结构可靠性研究

分析了海浪谱型、波高及载荷传递函数的不确定性对波浪载荷的影响,运用模型试验和数值方法计算波浪载荷传递函数的不确定性,提出了波浪载荷长期极值不确定性分析的新方法.基于简化Smith方法计算了半潜平台整体结构横垂向弯矩极限承载能力,使用蒙特卡洛模拟法分析了极限承载能力的统计参数和概率分布形式及其不确定性,同时运用改进的Rosenbluth方法加以比较验证,最后基于验算点法计算了某半潜平台横向结构抗弯极限强度的可靠性.     

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。     

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。     

Midas/Civil在码头临时平台结构验算中的运用

某码头项目因水上桩基施工需要,拟在水上搭设临时平台作为钻机、吊罐及导管放置的施工辅助平台,为确保临时平台的可靠性,需对初步设计的临时平台进行结构分析。本文采用有限元软件Midas/Civil建立有限元模型,结合规范计算设计载荷,分析了在不同的极限状态下临时平台的应力状态以及相对位移;通过对临时平台的分析发现,在极限状态下,平台各结构的应力及相对位移均小于容许值,临时平台结构满足承载力要求。同时通过临时平台验算的过程,验证了Midas/Civil在临时结构计算中具有建模便捷、计算精确、结构可视的优越性,确保了临时结构在施工过程中的安全性和可靠性,体现了Midas/Civil软件在施工过程中的应用前景。     

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.     

海上风机平台冰载荷间接监测方法与仿真验证

海洋平台中冰载荷监测的载荷识别算法是对冰区平台安全生产评估的重要部分，随着海上风电系统的快速发展，尤其是近年来我国渤海地区建立了大量的海上风电平台，海冰载荷已经成为影响生产安全的重要因素。由于冰载荷的直接测量难度大，现有传感器难以满足冰载荷监测要求，甚至有些冰载荷无法直接测量，因此可采用间接监测方法对结构冰载荷展开监测，即通过数值方法标定载荷与响应的映射关系，将这种映射关系表示为传递矩阵，通过矩阵求逆的方式确定结构冰载荷。基于离散元方法建立海冰数值模型算例，验证了基于广义力法的间接监测算法在冰区风电平台冰载荷识别方面的可靠性及合理性。     

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。     

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.     

海洋平台生活楼板架结构抗爆性能简化预报方法

海洋平台易发生油气泄露引发爆炸事故,进而造成结构损伤、设备损毁以及人员伤亡事故。生活楼是海洋平台上作业人员的生活区及极端环境下的避难场所,其结构在设计过程中应考虑油气爆炸载荷作用下的安全性问题。本文以某海洋平台生活楼板架结构为研究对象,基于单自由度理论研究求解结构等效单自由度系统在油气爆炸载荷下的结构响应解析式,并绘制响应曲线。通过与数值仿真分析进行对比分析,验证了理论分析结果的可靠性。本文研究成果可有效指导海洋平台结构抗爆设计。     

半潜式平台极限强度可靠性研究

极限强度是半潜式平台海洋环境适应能力的显示指标,由于承载能力和环境载荷具有明显的随机性,应基于极限强度并采用可靠性方法评价平台结构安全性.文中首先阐述了解析方法和简化方法的基本步骤和关键问题,并对某目标平台总纵极限强度进行了比较研究,然后基于三维势流理论和Morison方程对生存工况下的目标平台垂向波浪弯矩进行了预报,最后基于极限强度建立了半潜式平台可靠性计算模型,并对目标平台结构可靠性和目标可靠度进行了分析.研究结果表明,简化方法和解析方法可用于半潜式平台极限强度计算,半潜式平台中垂状态结构安全性值得关注,可靠性分析结果可用于指导半潜式平台结构设计.     

张力腿平台总强度分析关键技术研究

张力腿平台总强度分析是确定在危险工况及环境载荷下平台的结构性能,对平台服役期寿命、安全运行至关重要。文中针对张力腿平台独有的特点,深入研究了张力腿平台总强度计算载荷及工况、张力筋腱的模拟和腐蚀余量,以及安全系数的选取等关键技术;采用有限元法对某深水张力腿平台波浪载荷与总强度进行计算,根据应力结果确立了该类平台总强度主控工况、载荷传递路径与关键结构,同时结合该类平台特点分析设计波的确定以及考虑张力筋腱刚度影响的边界条件设置方法。     

沿海某钢结构水泥筒仓可靠性鉴定

随着国内基础设施建设的高速发展,沿海地区依靠便利的水路运输条件,建造大量以海上水工平台为基础的钢结构筒仓用于储运水泥。通过分析同类结构的特点,示例筒仓结构可靠性鉴定的检测内容及方法、评估方法、载荷试验验证方法及注意事项,为从业者和行业管理者提供帮助。     

基于腐蚀疲劳裂纹扩展的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

本文研究了腐蚀与疲劳载荷耦合作用下自升式平台桩腿服的可靠性问题。采用ANSYS对自升式海洋平台桩腿结构进行建模,根据平台服役海域的波浪散布图对桩腿结构的工况进行划分,确定浪溅区桩腿结构的疲劳关键节点及其等效应力;以桩腿材料E690高强钢为对象,进行腐蚀疲劳裂纹扩展实验,获得了不同环境下的疲劳裂纹扩展参数;提出了基于断裂力学的浪溅区桩腿关键节点的时变可靠性模型,与采用现有腐蚀模型的桩腿时变可靠性指标进行了对比,结果表明了本文所提方法能有效地反映平台桩腿服役期间关键节点的时变可靠性变化趋势,为平台在服役期间的安全运行与维护保养提供了理论指导。     

自升式钻井平台上层建筑与直升机平台结构强度计算载荷分析

以某91.44 m(300 ft)自升式钻井平台为例,对上层建筑与直升机平台结构有限元强度分析中所施加的载荷以及载荷组合工况进行分析.考虑的基本载荷包括结构自重、可变载荷、惯性载荷、风载荷和直升机机轮载荷等.给出了载荷的计算过程和合理的载荷施加方法,并按各种载荷最不利组合的原则,提出了更加接近工程实际情况的18种载荷组合工况.计算结果表明各载荷组合工况下上层建筑与直升机平台结构最危险位置均发生在上层建筑和直升机平台结构的连接处.     

新型浮式平台波浪载荷分析与结构强度评估

为优化浮式平台结构型式，确定波浪载荷分析方法及特征载荷选取，并应用于新型浮式平台的波浪载荷分析与结构强度评估。结果表明，型式优化的平台运动特征载荷响应幅值算子（Response Amplitude Operator，RAO）可有效避开作业海域的极端海况，为海洋结构物的型式设计、波浪载荷计算与结构强度评估提供参考。     

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.     

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。