海洋平臺導管架結(jié)構(gòu)疲勞壽命與損傷裂紋擴展仿真研究.pdf

1、本文以某導管架海洋平臺為例,用設(shè)計波法計算平臺結(jié)構(gòu)在波浪與海流共同作用下的響應,探討其在服役期的安全性,并找出導管架平臺結(jié)構(gòu)的應力熱點位置;隨后計算結(jié)構(gòu)在隨機波浪作用下的疲勞壽命;最后探討帶裂紋管節(jié)點結(jié)構(gòu)的剩余壽命以及影響剩余壽命的因素。
　　首先,查閱導管架平臺結(jié)構(gòu)環(huán)境荷載、鋼材性能以及管節(jié)點結(jié)構(gòu)疲勞SN曲線等資料,為后續(xù)的仿真分析工作提供必要的數(shù)據(jù)資料。
　　其次,在闡述導管架海洋平臺環(huán)境荷載相關(guān)理論基礎(chǔ)上,運用ANSY

2、S軟件建立平臺結(jié)構(gòu)整體模型,采用設(shè)計波法原理,引用設(shè)計波和海流參數(shù)對有限元模型兩個典型方向分別進行計算,獲得結(jié)構(gòu)在極限海況下的應力應變響應,判斷平臺的安全性,并根據(jù)名義應力確定導管架結(jié)構(gòu)管節(jié)點應力熱點的位置。
　　再次,計算平臺結(jié)構(gòu)的前六階模態(tài)并在此基礎(chǔ)上求得結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù);建立導管架熱點處管節(jié)點段的局部模型,在步驟二計算結(jié)果的基礎(chǔ)上求解應力集中系數(shù)SCF;選擇合理的波浪數(shù)據(jù),運用Airy波疊加原理生成自由波荷載并加載有限元模型,求

3、解各應力熱點位置的應力-時間歷程;采用雨流計數(shù)法原理對應力時程進行計數(shù),利用管節(jié)點結(jié)構(gòu)疲勞SN曲線,計算各應力熱點位置的管節(jié)點疲勞壽命。
　　最后,在平臺結(jié)構(gòu)上加載疲勞等效波,計算平臺結(jié)構(gòu)受到最大波浪力時,熱點位置處管節(jié)點結(jié)構(gòu)的響應,并在此基礎(chǔ)上計算管節(jié)點結(jié)構(gòu)的全壽命周期;然后在闡述疲勞裂紋擴展理論、Paris公式等基礎(chǔ)上,導入管節(jié)點有限元模型并進行裂紋擴展仿真分析,分析裂紋擴展的條件和發(fā)生疲勞破壞所需要的時間;計算了不同荷載幅下