深海管道外部点腐蚀缺陷对其屈曲性能的影响

基于全尺寸及缩比尺深海管道屈曲实验,结合有限元数值模拟分析,从椭圆度+点腐蚀复合缺陷的角度,研究了典型外部点腐蚀缺陷对深海管道屈曲性能的影响,探讨了静水压力下含外部点腐蚀缺陷深海管道的屈曲机理.分析结果显示,静水压力作用下,含外部点腐蚀缺陷深海管道的屈曲行为主要受到管道初始椭圆度缺陷的影响,其屈曲位置发生在管道轴向各截面最大初始椭圆度位置,而受到点腐蚀的影响很小.进一步考虑点腐蚀缺陷位于初始椭圆度缺陷短轴上的情况,结合实验及敏感性分析,研究了椭圆度+点腐蚀复合缺陷共同作用下的深海管道屈曲现象,结果显示点腐蚀对于深海管道后屈曲形态具有一定影响,但影响程度有限,同时随着点蚀深度和点蚀直径的增加,深海管道屈曲压力有降低的趋势,但同样降低幅度很小.     

基于RBFNN的FDPSO火灾爆炸波及钻井区概率分析

浮式钻井生产储油轮（FDPSO）是一种具备钻井、采油、储存、外输等多项功能的新型浮式生产装置．FDPSO的功能高度集成和密集布置带来了各模块风险的相互影响问题．针对由此引发的一类突出危险事件，即FDPSO装置上外部设备发生的火灾爆炸波及钻井区，展开事件发生概率研究．在定量风险分析的基础上．引入经改进粒子群算法优化的径向基函数神经网络进行概率预测，并验证了该模型的可用性．研究成果有助于设计人员回避繁琐的定量风险分析过程，快速确定不同布置情况下外部火灾爆炸波及钻井区的概率，从而通过合理设计有效控制该风险．     

大跨度新型桥梁地震动力可靠度分析

通过分析两座新型桥梁的地基情况和结构特点,指出了动力可靠性研究的必要性.基于地基土卓越周期公式,根据可靠度理论建立了极限状态方程和功能函数,以剪切波速为随机变量进行了统计分析和分布假设检验,检验结果表明,剪切波速符合正态分布.提出了大跨度新型桥梁可靠度计算步骤,编制了电算程序,计算得到了两座新型桥梁的可靠度指标,柳林桥为4.70,吉兆桥为4.75,表明两座新型桥梁满足结构动力可靠度的要求,采用的方法可为类似工程结构的研究提供参考.     

海底管线涡激振动响应动力特性

海底管线管跨段的涡激振动，尤其是管跨在涡激振动下的频率锁定现象，是引发海底管线断裂失效的主要因素之一．通过对不同尺寸管道在不同流速条件下的漩涡发放频率、结构自振频率以及振幅的测量实验，找出了圆形管道在稳定流中涡激振动的规律，提出了由约化速度来控制涡激振动的方法为了将模型实验结果与理论计算结果进行比较，建立经验参数与不同实验条件下的物理参数之间的关系，利用尾流振子模型方法计算模型的涡激振动动力响应．通过模型实验说明尾流振子模型方法求解管道涡激振动的可行性，计算结果与实验结果吻合较好．     

波流联合作用下海底管跨疲劳失效的分析

针对由涡激振动引发的海底管跨疲劳失效，提出管跨非线性涡激振动失效可靠性分析方法，引入波浪和海流对管跨的联合作用以及管跨所受轴力，并考虑管跨海底土壤支撑端的实际工况，建立了管跨段的垂向非线性振动方程及其边界条件．通过模态分析，求得振动方程的固有振型，并以此为基础，推导和建立方程解的关于时间域的微分方程组，运用时频分析方法，由波浪谱推得的波、流力谱作为振动方程的输入谱，计算得到相应的输出谱，进而确定位移和应变等各种响应随机过程的概率分布，结合可靠性理论确定管跨的疲劳失效概率．最后，通过实例的计算与分析，确定几个重要参数对管跨疲劳失效的影响程度．     

缓波形立管的复合构型响应分析

深海立管运用浮力块能有效隔离悬挂点与触地区(TDP)的动力响应,减少上部浮体运动导致管道触地区的动态屈曲等负面影响.采用集中质量法建立整体立管的非线性力学模型,应用海洋工程分析软件OrcaFlex进行数值模拟,考虑两种不同浮子段布置形式的立管构型,分别为缓波型立管(LwSCR)与赋形立管(Shaped SCR),对比二者静态力学特性.考虑南海一年一遇不规则波工况及FPSO运动,分析LwSCR与ShapedSCR重点位置的垂向运动响应,归纳两种波型优缺点,并应用于复合构型立管的构型优化中.提出两种双波复合构型的优化结构并与传统LwSCR双波型进行有效张力及垂向运动响应对比,提出一种优化后的三波复合构型,并与单波、双波构型进行力学特性及垂向运动响应对比分析.结果表明:LwSCR的整体静态有效张力低于ShapedSCR,且浮子段静态弯矩值随着高度逆差增高而增大.Shaped SCR的重点位置垂向运动响应相对更弱,采用该构型能提高立管在海流中的稳定性.但ShapedSCR构型立管暴露在海流中的长度更短,管道到达触地区域的动态响应衰退量不足.在多波复合构型优化中发现三波复合构型具有最佳运动隔离效...     

FLNG工艺区爆燃冲击强度数值分析及后果评价

CFD数值方法是目前海上浮式设施爆燃冲击研究中得到广泛运用的方法.文中以某FLNG工艺区发生爆燃事件为研究背景,基于通用CFD软件CFX对蒸气云爆炸进行数值分析,提出了基于能量释放方程模拟分析的冲击波安全评价方法,并对能量和能量释放时间两个变量对爆燃冲击强度的敏感性进行研究.该冲击波后果评价方法通过在爆心位置设立以能量大小和能量释放时间为变量的step函数,选定k-ε模型,模拟爆炸冲击获得超压数据,并结合超压伤害准则和TNO爆炸源能量和气云体积的转换关系对冲击波伤害后果进行评价.研究表明:基于CFD的能量释放方程能够很好的模拟爆炸冲击波并获得表征冲击强度的超压数据.方程中变量因素对冲击强度影响显著,特别是爆炸近场区域.提出的安全分析方法可以有效地对爆炸冲击后果进行评价.     

基于ABAQUS的拖锚载荷对海底管线的影响研究

锚击是造成海底管线第三方损伤的重要因素.本文将拖锚对海底管线的损伤分为撞击、拖曳两个方面,并利用ABAQUS软件对上述两种作用方式进行数值模拟.撞击分析中,利用数值模型分析了管壁厚度、管线长度对最终凹痕深度的影响,并与其他撞击形式、规范计算值进行了对比.拖曳分析中,重点探讨了海床土壤性质的影响.结果表明,拖锚对海底管线的撞击作用影响相对较小,平铺于砂质海床上的管线最大拖曳力计算值更大.应用ABAQUS的有限元模型研究海底管线的抗锚害问题切实可行,对于管线设计、提高管线安全性有一定指导意义.     

深水海底管道全尺寸压溃试验及数值模拟

针对深水海底管道压溃问题，研制了深水海底管道屈曲试验装置，该装置可承受水压43MPa，全长11．5m，直径1．6m．使用该装置设计并开展了全尺寸管道压溃试验．利用ANSYS软件建立三维圆柱壳模型进行管道压渍数值模拟分析，并将试验结果与数值模拟结果进行对比，来研究径厚比、初始凹坑缺陷、初始椭圆度缺陷等因素对管道压溃的影响．结果表明，管道压溃载荷随着径厚比的增大而显著降低，单个点状凹坑缺陷对于管道压溃载荷影响较小，初始椭圆度缺陷则明显降低了管道的压溃载荷．     

水下隔离系统失效概率计算研究

安装水下隔离（SSIS）系统可以有效地降低海洋平台因泄露引发的火灾爆炸后果，但是如果水下隔离系统在海洋平台出现事故时失效，则会带来更加严重的后果．因此有必要对水下隔离系统的可靠性进行评估．文中应用事故树分析法并根据数据库查得的基本事件失效概率对水下隔离系统3种典型装配形式的失效概率进行定量计算，根据失效概率比较每种装配形式的优缺点，并为评估水下隔离系统的可靠性评估提供依据．