水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜抗疲勞設(shè)計.pdf

1、水下生產(chǎn)系統(tǒng)是一種海洋油氣資源開發(fā)的新技術(shù)。臍帶纜是傳輸水下生產(chǎn)系統(tǒng)所必須的電力、信號、液壓以及化學介質(zhì)等必不可少的重要組成裝備。
　　臍帶纜在嚴峻的環(huán)境中安裝和運行，承受著苛刻的荷載，其中最重要的破壞就是來自浮體運動和環(huán)境荷載引起的疲勞失效。而臍帶纜的失效將導(dǎo)致水下生產(chǎn)系統(tǒng)災(zāi)難性的事故，以及嚴重的經(jīng)濟損失。由于臍帶纜截面多層次螺旋纏繞及構(gòu)件間相互摩擦的結(jié)構(gòu)特征，考慮臍帶纜關(guān)鍵構(gòu)件的非線性應(yīng)力分布對其疲勞壽命的影響是至關(guān)重要的。本

2、文工作依托國家高技術(shù)發(fā)展項目（863項目）“水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜關(guān)鍵技術(shù)研究”，基于數(shù)值模擬技術(shù)和專業(yè)軟件二次開發(fā)技術(shù)，對水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜的疲勞壽命分析以及設(shè)計開展了如下研究:
　　1.水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析基本理論和方法。系統(tǒng)總結(jié)了海洋工程結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計的一般準則和方法，重點對基于名義應(yīng)力法的有限壽命設(shè)計理論進行介紹;討論了影響臍帶纜結(jié)構(gòu)疲勞壽命的主要因素，詳細總結(jié)了海洋工程抗疲勞設(shè)計分析模型，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了臍帶

3、纜抗疲勞設(shè)計流程。
　　2.水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜關(guān)鍵構(gòu)件非線性應(yīng)力分析。建立無鎧裝鋼管臍帶纜的三維精細有限元模型，考慮構(gòu)件間的擠壓接觸和滑動摩擦等非線性因素，分析不同工況下鋼管單元的應(yīng)力分布規(guī)律，為臍帶纜動態(tài)疲勞分析提供了更為準確的應(yīng)力分析方法。
　　3.以我國南海某Spar平臺為應(yīng)用對象，區(qū)別傳統(tǒng)工程設(shè)計中的線性應(yīng)力分布假設(shè)，考慮關(guān)鍵構(gòu)件的非線性應(yīng)力分布，對臍帶纜分析專業(yè)軟件Orcaflex進行二次開發(fā)，重構(gòu)了以拉彎載荷下鋼