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深水半潜式平台的全概率疲劳可靠性分析

作　者: 邓鹏
导　师: 王熙
学　校: 上海交通大学
专　业: 固体力学
关键词: 深水半潜式平台疲劳可靠性全概率谱分析复杂工况统计回归
分类号: TE952
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

深水半潜式平台是海上深水石油天然气开发的主要工程设备,有着能够适应恶劣海况条件的优点。海洋钻井平台的许多重大事故都与结构疲劳破坏有关,调查研究结果表明有约九分之一的破坏与疲劳有关,因此有必要对深水半潜式平台的疲劳可靠性进行研究。本文以深水半潜式平台为研究对象,在已有的海洋钻井平台结构疲劳可靠性研究工作的基础上,基于全概率谱分析,对其关键节点疲劳可靠性作全面分析。对根据质量相等和惯性相当原则下建立已有的深水半潜式平台简化计算模型进行优化,考虑到求解的精确性,特别对其关键部位区域进行网格的细化。根据海浪的统计数据和JONSWAP波浪谱,分别求解施加在立柱的Morison和大构件直立圆柱波浪力谱,施加在水平横撑的Morison波浪力谱。分两种情况计算比较平台结构关键节点的应力随机响应功率谱。基于Miner线性疲劳累积损伤理论和随机响应首次超越破坏界限的概率分析,求解讨论应力范围服从Rayleigh分布和Weibull分布下的平台结构关键节点全概率疲劳可靠性。求解讨论深水半潜式平台结构在复杂工况下的关键节点的全概率疲劳可靠性;引入工程中常用五种统计回归,对许多短期海况下平台结构关键节点的最大应力标准差和可靠性指标进行统计,全面评估平台结构在设计寿命范围内的安全性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-14
  1.1 工程背景  10-11
  1.2 深水半潜式平台的结构特点  11
  1.3 疲劳可靠性分析的发展综述  11-12
  1.4 本文的主要研究内容  12-14
第二章深水半潜式平台结构计算模型的特征  14-20
  2.1 深水半潜式平台结构计算模型的建立和优化  14-16
  2.2 深水半潜式平台结构模型的特征  16-19
  2.3 深水半潜式平台结构关键节点的选择  19-20
第三章深水半潜式平台结构关键节点随机响应谱和疲劳寿命可靠性分析  20-37
  3.1 波浪谱  20-21
  3.2 波浪力谱  21-26
    3.2.1 MORISON 波浪力谱  22-24
    3.2.2 大构件直立圆柱波浪力谱  24-25
    3.2.3 水平杆件上的波浪力谱  25-26
  3.3 深水半潜式平台结构关键节点随机响应谱分析  26-31
    3.3.1 结构随机响应谱的计算  27-29
    3.3.2 计算结果的分析和讨论  29-31
  3.4 疲劳寿命的可靠性预测  31-34
    3.4.1 疲劳累积损伤模型  31-32
    3.4.2 应力参数和等效应力的范围  32-34
    3.4.3 疲劳寿命可靠性预测方法  34
  3.5 深水半潜式平台结构关键节点的疲劳可靠性  34-36
    3.5.1 MORISON 波浪力谱作用  34-35
    3.5.2 大构件直立圆柱波浪力谱作用  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章复杂工况下平台结构关键节点疲劳可靠性分析  37-65
  4.1 复杂的工况下疲劳可靠性分析  37-49
    4.1.1 不同方向波浪来流的情况  37-42
    4.1.2 静力分析情况  42-43
    4.1.3 不同约束处理的情况  43
    4.1.4 昼夜温差的情况  43-44
    4.1.5 孔洞缺陷的情况  44-49
  4.2 常用五种统计回归下平台结构关键节点疲劳可靠性分析  49-64
    4.2.1 工程中常用五种统计回归的基本知识  49-51
    4.2.2 五种统计分布下的平台结构关键节点疲劳可靠性分析  51-64
  4.3 本章小结  64-65
第五章全文总结  65-67
  5.1 主要结论  65
  5.2 研究展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
攻读学位其间发表论文情况  71-73

深水半潜式平台的全概率疲劳可靠性分析

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