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海底管线在偶然性载荷下的可靠性分析

作　者: 周磊
导　师: 郭振邦
学　校: 天津大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 海底管线偶然性荷载安全裕度方程可靠性指标失效概率
分类号: U171
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

通过海底管线将海洋平台生产出的石油天然气输送到陆地是一种便捷高效低成本的运输方式,因此,其安全可靠性随之被业内人士关注。据有关部门统计,在所有海底管线失效事故中,偶然性荷载所造成的事故所占比例比较大,而且几乎都会造成重大破坏和污染事故。由此可看出,对海底管线进行偶然性荷载下的可靠性分析是非常必要的。本文首先通过概率分析求出起重机作业,船舶交通以及锚泊作业三种情况下产生的偶然性载荷对管线的撞击频率,然后根据可靠性理论,将管线自身的抵抗能力看成管线抵抗外载荷撞击的“强度”,将外载荷作为撞击管线的“应力”,建立强度-应力模型,列出管线在三种偶然性载荷状态下的安全裕度方程,再选取参数做为随机变量,应用概率与统计分析求其分布类型,从而解出可靠性指标和失效概率。最后,对算例中的数据应用本文中的方法计算求解,并通过与原方法计算出的结果进行比较,证明了本文提出的方法的可行性。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 问题的提出  7-8
  1.2 国内外研究历史及现状  8
  1.3 本文的研究内容  8-10
第二章结构可靠性的基本原理  10-18
  2.1 极限状态及其分类  10-11
  2.2 可靠性的评估参数  11-15
    2.2.1 求解P_r 和P_f 的一般公式  12-13
    2.2.2 可靠性指标β  13-15
  2.3 可靠性指标的计算方法  15-18
    2.3.1 一次二阶矩法（FOSM）  15
    2.3.2 改进的一次二阶矩（AFOSM）  15-16
    2.3.3 JC 法  16-18
第三章海底管线的保护能力  18-23
  3.1 海底管线及其损坏特征  18-19
  3.2 管线的损坏分类及所受的撞击能量  19-20
  3.3 管线的保护措施  20-23
第四章起重机作业时管线的可靠性分析  23-30
  4.1 坠落概率  23-24
  4.2 物体漂移和撞击概率  24-25
    4.2.1 物体的漂移  24
    4.2.2 物体在水中的撞击概率  24-25
  4.3 撞击能量  25-27
  4.4 安全裕度方程  27-30
    4.4.1 安全裕度方程  27-28
    4.4.2 随机变量  28-29
    4.4.3 撞击概率P_C 的处理  29-30
第五章船舶撞击立管的可靠性分析  30-36
  5.1 船舶分类  30-31
  5.2 不同类型船舶撞击立管的概率  31-34
    5.2.1 过往船舶的撞击概率  31-32
    5.2.2 非航线上航行的船舶的撞击概率  32-33
    5.2.3 备用船舶的撞击概率  33
    5.2.4 供给船的撞击概率  33-34
  5.3 撞击能量的计算  34
  5.4 安全裕度方程  34-36
    5.4.1 安全裕度方程  34-35
    5.4.2 随机变量  35-36
第六章锚泊作业时管线的可靠性分析  36-41
  6.1 锚泊作业的分类  36
  6.2 不同锚泊情况下撞击概率的计算  36-39
    6.2.1 钻井台作业  36-38
    6.2.2 一般船运中的锚泊撞击管线概率计算  38-39
  6.3 撞击能量的计算  39-40
  6.4 安全裕度方程  40-41
第七章实例计算  41-50
  7.1 已知条件  41
  7.2 撞击概率  41-44
    7.2.1 坠落概率  41
    7.2.2 条件撞击概率  41-44
  7.3 安全裕度方程  44-49
    7.3.1 管线的抗撞击能力  44-45
    7.3.2 外载荷的撞击能量  45-49
  7.4 可靠性指标β与总体失效概率P_f  49-50
第八章结论与展望  50-51
参考文献  51-53
发表论文和科研情况说明  53-54
致谢  54

海底管线在偶然性载荷下的可靠性分析

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