导管架平台构件疲劳损伤与时变可靠度分析-结构工程专业论文.docxVIP

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - - I - 摘 要 随着我国海洋油气资源的开发，近海海域有近 200 座固定式平台投入使 用。海洋平台结构是近海油气开采的重要基础性设施，是海上生产作业的和 生活的基地。同时，海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，所处海洋环 境十分复杂和恶劣。因此，海洋平台的安全性一直以来是国内外学者关注的 焦点。疲劳损伤是影响海洋平台构件寿命的主要原因之一，研究疲劳损伤作 用机理及疲劳耦合的承载能力寿命预测对于确保海洋平台结构的安全性和实 现经济性具有重要的现实意义。为此，本文对疲劳损伤分析方法进行了较深 入的分析，将其在疲劳耦合的承载能力时变可靠度计算和寿命预测方面进行 了初步应用。本文主要研究内容为： （1）针对目前多种疲劳荷载作用下疲劳损伤的计算与实际疲劳荷载作 用引起疲劳损伤实质不一致的情况，本文提出在荷载效应应力层次进行组合 计算总的疲劳累积损伤，建立了改进的疲劳损伤计算方法。通过模拟具有相 关性的风浪荷载并施加于简单构件模型上进行疲劳分析，计算结果验证了现 行方法偏于不安全以及改进方法的合理性。 （2）本文结合胜利油田埕岛 CB32A 平台的实时监测系统实测数据， 通过改进的疲劳损伤分析方法计算该平台管节点疲劳累积损伤规律，在此基 础上建立了管节点的抗力衰减模型。结合时变可靠度度理论，计算了相应管 节点的时变可靠度。 （3）结合时变可靠度计算方法，总结了承载能力寿命预测算法。建议 了目标可靠指标的取值，结合管节点的抗力衰减模型及荷载极值概率模型， 预测了 CB32A 平台管节点的剩余寿命。 本文提出了多种疲劳荷载作用下疲劳累积损伤计算的一种新思路，对完 善和发展复杂荷载作用下疲劳累积损伤计算理论和推进疲劳分析方法的工程 应用具有重要意义。 关键词：导管架海洋平台；疲劳累积损伤；时变可靠度；寿命预测 Abstract With the development of offshore oil gas exploitation, there have been almost 200 fixed platforms constructed in china offshore. Offshore platform structure is the infrastructure for ocean ail exploitation, and it’s the basis for engineering activity and staff residence in the sea. At the meantime, offshore platform is a kind of complex structure, with large capital investment, in harsh environment. Therefore, the safety of offshore platforms has long been the focus of attention of scholars both at home and abroad. Fatigue damage is one of the main reasons that affecting the life of the platform components, so it is very important significance to study failure mechanism of fatigue damage and life prediction of ultimate bearing capacity on fatigue coupling for ensuring the safety of offshore platform structures and achieving the maximum economic benefits. The method of fatigue damage analysis, time-dependent reliability calculation and life prediction of ultimate bearing capacity on fatigue coupling are studied in this paper. The main works in this study are as follows: For existing fatigue damage analysis method of offshore platform components doesn’t meet the real process of