学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

深水悬链锚泊线疲劳性能评估

作　者: 郑长新
导　师: 翟钢军
学　校: 大连理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 锚泊线累积疲劳损伤深水平台动力响应疲劳荷载谱
分类号: U661
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 65次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

由于世界范围内人们对石油天然气资源的需求量日益增加及陆地资源的日渐枯竭,人们将目光转向了海洋尤其是深海领域。进行深海油气资源开采的深海平台是由锚泊系统固定在某固定海域进行生产作业的。锚泊系统主要部分是由锚泊线构成的,近年来对锚泊线疲劳问题的研究较少。深海平台由于恶劣的海洋环境尤其是波浪荷载的作用而产生剧烈的不断变化的运动响应,因此锚泊线内产生交变应力。随着锚泊线内交变应力循环次数的增加,将会产生锚泊线的疲劳损伤。近些年发生过由于锚泊线疲劳损伤导致平台受损的事例,因此,对锚泊线进行疲劳性能评估显得十分重要。Spar平台作为主流深海平台型式之一在深海油气钻采中已得到充分的研究和发展,锚泊系统的锚泊线是Spar平台的重要构成部件。目前,国内外关于锚泊线疲劳性能方面的研究较少。本文研究的目的是为锚泊线的疲劳性能分析、设计和评估提供一个合理的计算方法,希望能为深水锚泊系统设计提供参考依据,为深水钻采设备的发展提供重要的理论基础和技术支持。本文以深吃水多立柱平台的单根锚泊线为对象进行疲劳性能研究,采用钢链—钢索—钢链三段组成的悬链式锚泊线。所选海况条件为南海某海域,主要考虑风、浪、流作用,入射角方向分别为0°和90°,每组长期海况条件各分为56个短期海况。基于三维绕射理论计算平台主体波浪力,得到平台总体运动响应时程。基于非线性有限元方法计算锚泊线的动力响应。选取锚泊线上端钢链与上部结构、钢索与钢链的链接点,采用雨流计数法对其应力时程曲线计数得到56个短期海况下的疲劳荷载谱。根据Miner线性累计损伤理论,对56个短期海况的疲劳损伤进行线性累积,分别得到三个危险链接点在长期海况下的疲劳损伤,对锚泊线的疲劳性能进行评估。研究结果表明,锚泊线上端钢链与上部结构、钢索与下端钢链的链接点都是容易疲劳的危险点,应采取必要的措施以避免这些位置由于疲劳损伤而引起的失效破坏。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 引言  8-18
  1.1 课题研究的背景和理论意义  8-14
  1.2 国内外研究概况及发展趋势  14-16
  1.3 本文主要研究工作  16-18
2 锚泊系统概念及疲劳评估的基本理论与方法  18-35
  2.1 海洋平台锚泊系统的基本概念  18-28
    2.1.1 锚泊系统概念及分类  18
    2.1.2 永久性锚泊系统和移动式锚泊系统  18-19
    2.1.3 Spar平台锚泊系统介绍  19-20
    2.1.4 锚泊线介绍  20-23
    2.1.5 深吃水多立柱平台及其锚泊系统介绍  23-28
  2.2 海洋工程疲劳分析的基本理论与方法  28-34
    2.2.1 疲劳累积损伤理论  28-32
    2.2.2 基于Paris裂纹扩展法则的断裂力学方法  32-33
    2.2.3 疲劳分析方法的优缺点  33-34
  2.3 本章小结  34-35
3 海况环境载荷  35-39
  3.1 海况环境荷载介绍  35-38
    3.1.1 风  35-36
    3.1.2 浪  36-37
    3.1.3 流  37-38
  3.2 海况条件选择  38
  3.3 本章小结  38-39
4 锚泊线动力响应分析  39-62
  4.1 浮体运动响应  39
    4.1.1 频域方法  39
    4.1.2 时域方法  39
    4.1.3 综合时域和频域方法  39
  4.2 三维绕射理论计算平台主体波浪力及浮体运动响应  39-44
  4.3 锚泊线运动响应  44
    4.3.1 准静态分析  44
    4.3.2 动态分析  44
  4.4 基于时域的锚泊线动力分析  44-47
  4.5 锚泊线应力—时间历程曲线  47-61
  4.6 本章小结  61-62
5 锚泊线的疲劳性能评估  62-82
  5.1 锚泊系统的疲劳抗性  62-64
    5.1.1 拉-拉疲劳  62-63
    5.1.2 弯-拉疲劳和自由弯曲疲劳  63-64
  5.2 疲劳分析  64-80
    5.2.1 雨流计数法  64-66
    5.2.2 疲劳荷载谱  66-73
    5.2.3 校核点疲劳损伤结果计算及分析  73-80
  5.3 本章小结  80-82
6 总结与展望  82-84
  6.1 总结  82
  6.2 展望  82-84
参考文献  84-86
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  86-87
致谢  87-88

深水悬链锚泊线疲劳性能评估

内容摘要

全文目录

相似论文