学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

含局部损伤导管架平台结构强度分析

作　者: 张谦
导　师: 陆建辉
学　校: 中国海洋大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 海洋平台有限元损伤结构强度
分类号: U656.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 70次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵,与陆地结构相比,它所处的环境条件十分复杂且恶劣,承受着多种随时间和空间变化的随机荷载,同时还要受到地震的威胁。海洋平台还可能受到船舶的撞击和生产作业引起的各种损伤,因此,科学地分析受损构件对海洋平台整体强度的影响,及时采取有效处理措施,可以延缓结构损伤的进程,达到延长整体结构使用寿命的目的。本文首先根据平台的设计资料建立平台的管单元模型,在三种工况下分别计算无损平台的应力,然后通过局部实体建模,采用耦合节点的方法处理实体单元与线单元的连接,提出了一种含局部损伤海洋平台整体结构有限元分析方法,并对位置1处局部实体模型与全管单元模型在三种工况下的应力、位移场计算结果进行对比,验证采取的耦合节点的连接方法是可行的。以一位于渤海的现役导管架平台为研究对象,该平台由管件焊接而成,根据设计规范,分析在环境极值载荷下平台应力场,研究表明：当导管架开裂损伤圆周弧长较小时,最大应力发生在导管架上,当损伤圆周弧长达到一定值时,最大应力发生在损伤周围。随着损伤圆周弧长的增加,损伤处应力不断增大。选择在3个高应力管节点区域模拟发生贯穿性损伤,在极端波浪载荷条件下,位置1损伤处圆周弧长达到172°时,该处最大应力达到材料的屈服极限；在极端冰载荷条件下,位置2损伤处圆周弧长达到149°时,该处的最大应力达到材料的屈服极限；在极端波浪载荷条件下,位置3损伤处圆周弧长为144°时,该处的最大应力达到材料的屈服极限。当损伤处圆周弧长超过上述值时,最大应力超过材料的屈服极限,并在损伤边缘处塑性变形加速,最后会使导管架撑杆断裂,造成重大事故。分析局部损伤对海洋平台整体应力水平的影响,为现役平台的分析与评估提供更为精确和符合实际的手段,为海洋平台检测、维修决策、结构承载潜力挖掘提供科学依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-16
  1.1 导管架平台简介  9-10
  1.2 研究选题背景  10-11
  1.3 平台强度分析的研究现状  11-14
  1.4 本课题的研究意义和主要研究工作  14-16
    1.4.1 研究意义  14-15
    1.4.2 主要研究工作  15-16
2 平台模型建立及荷载计算  16-34
  2.1 ANSYS单元特性  16-21
    2.1.1 PIPE59单元特性  16-19
    2.1.2 PIPE16单元特性  19-20
    2.1.3 BEAM188单元特性  20
    2.1.4 SOLID45单元特性  20-21
  2.2 平台模型建立  21-24
    2.2.1 平台简介  21-23
    2.2.2 建立平台的有限元模型  23-24
  2.3 环境载荷  24-28
    2.3.1 风荷载计算  25-26
    2.3.2 波浪荷载计算  26-27
    2.3.3 海流荷载计算  27-28
    2.3.4 冰荷载计算  28
  2.4 平台强度校核的方法  28-30
  2.5 载荷组合原则  30-33
  2.6 本章小结  33-34
3 单元连接  34-40
  3.1 不同单元连接的一般方法  34
  3.2 不同单元连接的MPC法  34-35
  3.3 单元连接方法的选择  35-37
  3.4 单元连接方法的验证  37-39
  3.5 本章小结  39-40
4 无损伤平台的强度分析  40-44
  4.1 计算结果的规范评定  40-41
  4.2 无裂纹平台强度分析计算结果  41-43
  4.3 本章小结  43-44
5 损伤平台的强度分析  44-63
  5.1 海洋平台损伤及其描述简介  44-45
  5.2 损伤模拟  45-46
  5.3 位置1损伤平台强度分析计算结果  46-51
  5.4 位置2损伤平台强度分析计算结果  51-56
  5.5 位置3损伤平台强度分析计算结果  56-62
  5.6 本章小结  62-63
6 结论与展望  63-66
  6.1 全文研究总结  63-65
  6.2 有待进一步研究的内容  65-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
个人简历  70
硕士期间发表的论文  70

含局部损伤导管架平台结构强度分析

内容摘要

全文目录

相似论文