SPAR平臺系泊纜疲勞壽命評估方法研究.pdf

1、深海石油開發(fā)的關(guān)鍵裝備之一是SPAR平臺，而系泊系統(tǒng)的纜索是平臺的重要部件。本文研究深海SPAR平臺系泊纜繩的疲勞壽命評估方法，首次將隨機動力響應(yīng)譜分析的理論應(yīng)用其中，對深海SPAR平臺的系纜的疲勞壽命評估方法進行了探索性的研究，這些工作可為深海系纜設(shè)計提供參考依據(jù)，同時對確保平臺安全和促進我國深海平臺理論和技術(shù)的進步，具有較重要的意義。 本文綜述了疲勞分析的相關(guān)理論，以及海洋工程結(jié)構(gòu)的疲勞壽命評估方法，分析說明了國內(nèi)外海洋平臺

2、結(jié)構(gòu)疲勞壽命評估研究現(xiàn)狀以及深海系纜的研究現(xiàn)狀。 鑒于目前我國南海海域(S7)油氣資源開發(fā)的特點，采用挪威船級社(DNV)SESAM軟件，建立了傳統(tǒng)單柱式SPAR平臺的簡化的有限元結(jié)構(gòu)模型，水動力模型，面板模型，利用三維繞射理論計算了平臺主體波浪力，對平臺總體運動性能進行了分析，在此基礎(chǔ)上，對其系纜進行極限動力響應(yīng)研究，在頻域內(nèi)得出了SPAR平臺系纜張力和應(yīng)力的傳遞函數(shù)曲線，同時對系纜進行了短期和長期預(yù)報，得到極限工況下的系索張

3、力。 在此系纜頻域響應(yīng)譜分析的基礎(chǔ)上，分別用S-N曲線方法和斷裂力學(xué)方法對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行疲勞壽命的評估和可靠性分析，假設(shè)波浪載荷的長期分布是由k個短期海況組成，且每一海況中的應(yīng)力范圍的短期分布服從Rayleigh分布。利用系纜的應(yīng)力傳遞函數(shù)得到每個短期海況的應(yīng)力譜。然后，采用Miner線性累積損傷模型，對系纜結(jié)構(gòu)進行了疲勞可靠性分析，并進行了雨流修正。同時于各大船級社規(guī)范里疲勞壽命評估的方法相對比。建立了疲勞裂紋擴展隨機變量模型，

4、利用Paris公式對系纜結(jié)構(gòu)進行疲勞可靠性研究。編制了疲勞分析的相關(guān)程序，以南海(S7)海域的海況下平臺的系泊纜為例，計算得到了平臺系纜完整結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞的疲勞壽命，以及得到初始裂紋發(fā)展到系纜結(jié)構(gòu)損壞時的疲勞壽命，綜合評估了系纜的疲勞壽命。 本文研究表明，將隨機動力響應(yīng)譜理論應(yīng)用于SPAR平臺系纜結(jié)構(gòu)的疲勞壽命可靠性分析評估當(dāng)中是可行的。綜合時域和頻域法的優(yōu)勢，考慮系纜的非線性因素，能夠更有效率、準確地得到系纜結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。在后